JP6458218B2 - High oleic oil - Google Patents

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Description

本発明は、高レベル、例えば、90重量%〜95重量%のオレイン酸を含む抽出された脂質に関する。本発明はまた、概して、遺伝的に修飾された植物、具体的には、脂質を生成するために使用することができるベニバナ等の油糧種子を提供する。さらに、脂質を生成するために使用することができる植物の遺伝子型を決定し、選択するための方法が提供される。   The present invention relates to extracted lipids containing high levels, for example 90% to 95% by weight oleic acid. The present invention also generally provides an oilseed such as safflower that can be used to produce genetically modified plants, specifically lipids. Further provided are methods for determining and selecting plant genotypes that can be used to produce lipids.

植物油は、ヒトのための食事脂肪の重要な供給源であり、先進国では、カロリー摂取量の約25%を占める(Broun et al.,1999)。植物油の世界生産量は、年間少なくとも約1億1000万トンであり、そのうち86%がヒトの消費のために使用される。これらの油のほとんどすべてが、油糧種子作物、例えば、大豆、ナタネ、ベニバナ、ヒマワリ、綿実、および落花生、または栽培樹木、例えば、パーム、オリーブ、およびココナツから得られる(Gunstone,2001、Oil World Annual,2004)。ヒトの健康の様々な様相における食用油の個々の脂肪酸成分の影響についての科学的理解および社会的認識の高まりは、様々な食品適用のための必要な機能性を保持しながら改善された栄養価を有する改変植物油の開発を促している。これらの改変は、植物脂肪酸合成のための代謝経路およびこれらの経路のための酵素をコードする遺伝子についての知識を必要とする(Liu et al.,2002a、Thelen and Ohlrogge,2002)。   Vegetable oil is an important source of dietary fat for humans, accounting for about 25% of caloric intake in developed countries (Broon et al., 1999). The world production of vegetable oil is at least about 110 million tonnes per year, of which 86% is used for human consumption. Almost all of these oils are obtained from oilseed crops such as soybeans, rapeseed, safflower, sunflower, cottonseed, and peanuts, or cultivated trees such as palm, olive, and coconut (Gunstone, 2001, Oil World Annual, 2004). The growing scientific understanding and social awareness of the effects of individual fatty acid components of edible oils in various aspects of human health has led to improved nutritional value while retaining the necessary functionality for various food applications The development of modified vegetable oils with These modifications require knowledge of the metabolic pathways for plant fatty acid synthesis and the genes that encode the enzymes for these pathways (Liu et al., 2002a, Thelen and Ohllogge, 2002).

様々な脂肪および油の栄養的影響、具体的には、心臓血管疾患、癌、および様々な炎症状態への脂肪および油の成分の影響に多大な関心が寄せられている。食事中の高レベルのコレステロールおよび飽和脂肪酸は、心臓病のリスクを増加させると考えられており、これは、コレステロールに富む飽和動物性脂肪の消費を抑え、コレステロールが含まれていない不飽和植物油を推奨する栄養アドバイスを導いた(Liu et al.,2002a)。   There is a great deal of interest in the nutritional effects of various fats and oils, specifically the effects of fat and oil components on cardiovascular disease, cancer, and various inflammatory conditions. High levels of cholesterol and saturated fatty acids in the diet are believed to increase the risk of heart disease, which reduces the consumption of cholesterol-rich saturated animal fats and reduces the use of unsaturated vegetable oils that do not contain cholesterol. Recommended nutritional advice was derived (Liu et al., 2002a).

動物性脂肪中に存在するコレステロールの食事摂取は血液中の総コレステロールのレベルを有意に上昇させ得るが、脂肪および油を含む脂肪酸それ自体が、血清コレステロールレベルに有意な影響を及ぼし得ることも見出された。特に、興味深いのは、血液中の望ましくない低密度リポタンパク質(LDL)および望ましい高密度リポタンパク質(HDL)形態のコレステロールへの食事性脂肪酸の影響である。一般に、飽和脂肪酸、特に、植物油中に存在する主要飽和脂肪酸である特定のミリスチン酸(14:0)およびパルミチン酸(16:0)が、血清LDL−コレステロールレベルを上昇させ、その結果として、心臓血管疾患のリスクを上昇させる望ましくない特性を有する(Zock et al.,1994、Hu et al.,1997)。しかしながら、植物油中に存在する他の主要な飽和物であるステアリン酸(18:0)がLDL−コレステロールを上昇させず、実際には総コレステロールを低下させ得ることは広く確立されている(Bonanome and Grundy,1988、Dougherty et al.,1995)。したがって、ステアリン酸は、概して、心臓血管疾患のリスクに関して少なくとも中立であると見なされている(Tholstrup,et al.,1994)。一方、一価不飽和オレイン酸(18:1)等の不飽和脂肪酸は、LDL−コレステロールを低下させるという有益な特性を有し(Mensink and Katan,1989、Roche and Gibney,2000)、それ故に、心臓血管疾患のリスクを低減する。   Although dietary intake of cholesterol present in animal fats can significantly increase the level of total cholesterol in the blood, we also see that fatty acids, including fats and oils themselves, can significantly affect serum cholesterol levels. It was issued. Of particular interest is the effect of dietary fatty acids on undesirable low density lipoprotein (LDL) and desirable high density lipoprotein (HDL) forms of cholesterol in the blood. In general, saturated fatty acids, particularly certain myristic acid (14: 0) and palmitic acid (16: 0), which are the major saturated fatty acids present in vegetable oils, increase serum LDL-cholesterol levels, resulting in heart Has undesirable properties that increase the risk of vascular disease (Zock et al., 1994, Hu et al., 1997). However, it is widely established that stearic acid (18: 0), the other major saturate present in vegetable oils, does not raise LDL-cholesterol and can actually lower total cholesterol (Bonanome and Grundy, 1988, Dougherty et al., 1995). Thus, stearic acid is generally regarded as at least neutral with respect to the risk of cardiovascular disease (Tholstrup, et al., 1994). On the other hand, unsaturated fatty acids such as monounsaturated oleic acid (18: 1) have the beneficial property of lowering LDL-cholesterol (Mensink and Katan, 1989, Roche and Gibney, 2000) and hence Reduce the risk of cardiovascular disease.

オレイン酸が多い油はまた、多くの場合、脂肪酸エステルの形態である潤滑油、バイオ燃料、脂肪アルコールの原材料、可塑剤、ワックス、ステアリン酸金属塩、乳化剤、パーソナルケア製品、石鹸および洗剤、界面活性剤、製剤、金属加工添加剤、柔軟剤の原材料、インク、透明石鹸、PVC安定剤、アルキド樹脂、および多くの他の種類の下流油脂化学誘導体の媒介物等が含まれるが、これらに限定されない、多くの工業的用途を有する。   Oils rich in oleic acid are also often in the form of fatty acid esters, lubricating oils, biofuels, fatty alcohol raw materials, plasticizers, waxes, metal stearates, emulsifiers, personal care products, soaps and detergents, interfaces Includes, but is not limited to, active agents, formulations, metalworking additives, softener raw materials, inks, clear soaps, PVC stabilizers, alkyd resins, and many other types of downstream oleochemical derivatives mediators, etc. Has many industrial uses that are not.

油の製造加工業者および食品製造業者は、油中の不飽和脂肪酸のレベルを低下させるために伝統的に水素化に依存しており、それによって、フライ適用における酸化安定性を上昇させ、また、マーガリンおよびショートニングにおける使用のための固形脂肪を供給する。水素化は、炭素−炭素の二重結合を炭素−炭素の一重結合に変換することによって油の不飽和度を低下させる化学プロセスである。完全加水分解は、完全に飽和した脂肪を生成する。しかしながら、部分水素化の工程は、飽和脂肪酸および一価不飽和脂肪酸の両方のレベルの上昇をもたらす。部分水素化中に形成される一価不飽和物のいくつかは、天然のシス異性体ではなく、トランス異性体形態(例えば、エライジン酸、オレイン酸のトランス異性体)である(Sebedio et al.,1994、Fernandez San Juan,1995)。シス不飽和脂肪酸とは対照的に、現在では、トランス脂肪酸は、血清LDLコレステロール値を上昇させ(Mensink and Katan,1990、Noakes and Clifton,1998)、血清HDLコレステロールを低下させる(Zock and Katan,1992)上で、パルミチン酸と同程度に強力であることが知られており、それ故に、心臓血管疾患のリスクの増加に寄与する(Ascherio and Willett,1997)。トランス脂肪酸の栄養阻害作用の認識の高まりの結果として、現在食品産業では、水素化油の使用を避け、栄養的に有益であり、水素化を必要とせずに必要な機能性を提供し得る脂肪および油、特に、液体油が必要とされるオレイン酸または固体もしくは半固体脂肪が好ましいステアリン酸のいずれかに富むものを支持する傾向が高まりつつある。   Oil manufacturers and food manufacturers traditionally rely on hydrogenation to reduce the level of unsaturated fatty acids in the oil, thereby increasing oxidative stability in frying applications, and Provides solid fat for use in margarine and shortening. Hydrogenation is a chemical process that reduces the degree of unsaturation of an oil by converting carbon-carbon double bonds to carbon-carbon single bonds. Complete hydrolysis produces a fully saturated fat. However, the partial hydrogenation process results in increased levels of both saturated and monounsaturated fatty acids. Some of the monounsaturates formed during partial hydrogenation are not natural cis isomers but trans isomer forms (eg, elaidic acid, trans isomers of oleic acid) (Sebedio et al. 1994, Fernandez San Juan, 1995). In contrast to cis-unsaturated fatty acids, trans-fatty acids currently increase serum LDL cholesterol levels (Mensink and Katan, 1990, Noakes and Clifton, 1998) and lower serum HDL cholesterol (Zock and Katan, 1992). ) Above and is known to be as potent as palmitic acid and therefore contributes to an increased risk of cardiovascular disease (Ascherio and Willett, 1997). As a result of increased recognition of the nutritional inhibitory effects of trans fatty acids, currently the food industry avoids the use of hydrogenated oil, is nutritionally beneficial and can provide the necessary functionality without the need for hydrogenation And there is an increasing tendency to support oils, particularly those rich in either oleic acid where liquid oil is required or stearic acid where solid or semi-solid fats are preferred.

高オレイン酸含量およびその供給源を有するさらなる脂質および油の必要がある。   There is a need for additional lipids and oils with high oleic acid content and its source.

本発明者らは、新規の脂質組成物、およびこれらの脂質を生成する方法を生み出した。   The inventors have created new lipid compositions and methods for producing these lipids.

第一の態様において、本発明は、油糧種子から抽出される脂質を提供し、この脂質は、グリセロールにエステル化された脂肪酸から成るトリアシルグリセロール(TAG)を含み、
i)脂肪酸がパルミチン酸およびオレイン酸を含み、
ii)脂質の少なくとも95重量%がTAGであり、
iii)脂質の全脂肪酸含量の約90重量%〜約95重量%がオレイン酸であり、
iv)脂質の全脂肪酸含量の約3.1重量%未満がパルミチン酸であり、
v)脂質は約0.037未満のオレイン酸不飽和化係数(ODP)および/または約0.063未満のパルミチン酸−リノール酸−オレイン酸の値(PLO)を有する。
In a first aspect, the present invention provides a lipid extracted from oil seeds, the lipid comprising triacylglycerol (TAG) consisting of fatty acids esterified to glycerol,
i) the fatty acid comprises palmitic acid and oleic acid,
ii) at least 95% by weight of the lipid is TAG;
iii) about 90% to about 95% by weight of the total fatty acid content of the lipid is oleic acid;
iv) Less than about 3.1% by weight of the total fatty acid content of the lipid is palmitic acid;
v) The lipid has an oleic unsaturation factor (ODP) of less than about 0.037 and / or a palmitic acid-linoleic acid-oleic acid value (PLO) of less than about 0.063.

一実施形態において、脂質は、以下の特徴のうちの1つ以上またはすべてを有する。
a)脂質の全脂肪酸含量の約90重量%〜約94重量%、または約91重量%〜約94重量%、または約91重量%〜約92重量%、または約92重量%、または約93重量%がオレイン酸である、
b)脂質の全脂肪酸含量の約3重量%未満、または約2.75重量%未満、または約2.5重量%未満、または約3重量%、または約2.75重量%、または約2.5重量%、または約2.3重量%がパルミチン酸である、
c)脂質の全脂肪酸含量の約0.1重量%〜約3重量%、または約2重量%〜約3重量%、または約3重量%、または約2重量%が多価不飽和脂肪酸(PUFA)である、
d)脂質の全脂肪酸含量の約3重量%未満、または約2.5重量%未満、または約2.25重量%未満、または約3重量%、または約2.5重量%、または約2.25重量%がリノール酸である、
e)脂質の全脂肪酸含量の約1重量%未満、または約0.5重量%未満がα−リノレン酸(ALA)である、
f)脂質の全脂肪酸含量の約0.5重量%〜約1重量%が18:1Δ11である、
g)脂質の全脂肪酸含量のODPは約0.033〜約0.01、または約0.033〜約0.016、または約0.033〜約0.023であるか、または約0.03、または約0.02、または約0.01である、
h)脂質の全脂肪酸含量のPLO値が、約0.020〜約0.063、または約0.020〜約0.055、または約0.020〜約0.050、または約0.050〜約0.055、または約0.063、または約0.055、または約0.050、または約0.040、または約0.030、または約0.020である、
i)脂質の全脂肪酸含量の約90重量%〜約96重量%、または約92重量%〜約96重量%、または約93重量%、または約94重量%が、一価不飽和脂肪酸である、
j)脂質は、約0.02未満、または約0.015未満、または約0.005〜約0.02のオレイン酸一価不飽和率(OMP)を有する、
k)脂質は、精製油の形態である、
l)脂質は水素化されていない。
In one embodiment, the lipid has one or more or all of the following characteristics.
a) about 90% to about 94%, or about 91% to about 94%, or about 91% to about 92%, or about 92%, or about 93% by weight of the total fatty acid content of the lipid; % Is oleic acid,
b) Less than about 3%, or less than about 2.75%, or less than about 2.5%, or about 3%, or about 2.75%, or about 2.% by weight of the total fatty acid content of the lipid. 5 wt%, or about 2.3 wt% is palmitic acid,
c) about 0.1% to about 3%, or about 2% to about 3%, or about 3%, or about 2% by weight of the total fatty acid content of the lipid is polyunsaturated fatty acid (PUFA) )
d) Less than about 3%, or less than about 2.5%, or less than about 2.25%, or about 3%, or about 2.5%, or about 2.% by weight of the total fatty acid content of the lipid. 25% by weight is linoleic acid,
e) less than about 1%, or less than about 0.5% by weight of the total fatty acid content of the lipid is α-linolenic acid (ALA);
f) about 0.5% to about 1% by weight of the total fatty acid content of the lipid is 18: 1Δ11.
g) The ODP of the total fatty acid content of the lipid is about 0.033 to about 0.01, or about 0.033 to about 0.016, or about 0.033 to about 0.023, or about 0.03. Or about 0.02, or about 0.01,
h) the PLO value of the total fatty acid content of the lipid is from about 0.020 to about 0.063, or from about 0.020 to about 0.055, or from about 0.020 to about 0.050, or from about 0.050 About 0.055, or about 0.063, or about 0.055, or about 0.050, or about 0.040, or about 0.030, or about 0.020,
i) about 90% to about 96%, or about 92% to about 96%, or about 93%, or about 94% by weight of the total fatty acid content of the lipid is a monounsaturated fatty acid;
j) the lipid has an oleic acid monounsaturation (OMP) of less than about 0.02, or less than about 0.015, or from about 0.005 to about 0.02.
k) lipids are in the form of refined oils,
l) Lipids are not hydrogenated.

一実施形態において、
1)脂質の全脂肪酸含量の約91重量%〜約94重量%がオレイン酸である、
2)脂質の全脂肪酸含量の約2.75重量%未満がパルミチン酸である、
3)脂質の全脂肪酸含量の約3重量%未満がリノール酸である、
4)α−リノレン酸は、脂質の脂肪酸含量中で検出不能である、
5)脂質の脂肪酸含量のODPは、約0.033〜約0.023、または約0.033〜約0.018である、
6)脂質の脂肪酸含量のPLO値が、約0.020〜約0.063である、
7)脂質の全脂肪酸含量の約96重量%、または約93重量%、または約94重量%が、一価不飽和脂肪酸である、
8)脂質は、約0.02未満、または約0.015未満、または約0.005〜約0.02のオレイン酸一価不飽和率(OMP)を有する。
In one embodiment,
1) About 91% to about 94% by weight of the total fatty acid content of the lipid is oleic acid,
2) Less than about 2.75% by weight of the total fatty acid content of the lipid is palmitic acid,
3) Less than about 3% by weight of the total fatty acid content of the lipid is linoleic acid,
4) α-linolenic acid is undetectable in the fatty acid content of the lipid,
5) The ODP of the fatty acid content of the lipid is from about 0.033 to about 0.023, or from about 0.033 to about 0.018.
6) The PLO value of the fatty acid content of the lipid is from about 0.020 to about 0.063.
7) About 96 wt%, or about 93 wt%, or about 94 wt% of the total fatty acid content of the lipid is monounsaturated fatty acid,
8) The lipid has an oleic acid monounsaturation rate (OMP) of less than about 0.02, or less than about 0.015, or from about 0.005 to about 0.02.

さらなる実施形態において、
1)脂質の全脂肪酸含量の約91重量%〜約94重量%がオレイン酸である、
2)脂質の全脂肪酸含量の約2.75重量%未満がパルミチン酸である、
3)脂質の全脂肪酸含量の約3重量%未満がリノール酸である、
4)α−リノレン酸は、脂質の脂肪酸含量中で検出不能である、
5)脂質の全脂肪酸含量の約96重量%、または約93重量%、または約94重量%が、一価不飽和脂肪酸である、および
6)脂質は、約0.02未満、または約0.015未満、または約0.005〜約0.02のオレイン酸一価不飽和率(OMP)を有する。
In a further embodiment,
1) About 91% to about 94% by weight of the total fatty acid content of the lipid is oleic acid,
2) Less than about 2.75% by weight of the total fatty acid content of the lipid is palmitic acid,
3) Less than about 3% by weight of the total fatty acid content of the lipid is linoleic acid,
4) α-linolenic acid is undetectable in the fatty acid content of the lipid,
5) about 96%, or about 93%, or about 94% by weight of the total fatty acid content of the lipid is a monounsaturated fatty acid, and 6) the lipid is less than about 0.02, or about 0.0. Oleic acid monounsaturation (OMP) of less than 015 or about 0.005 to about 0.02.

一実施形態において、PUFAはリノール酸である。   In one embodiment, the PUFA is linoleic acid.

一実施形態において、α−リノレン酸は、脂質の脂肪酸含量中で検出不能である。   In one embodiment, α-linolenic acid is undetectable in the fatty acid content of the lipid.

さらなる実施形態において、脂質のTAG含量の約55%〜約80%、または約60%〜約80%、または約70%〜約80%、または少なくとも約60%、または少なくとも約70%、または約60%、または約70%、または約80%は、トリオレインである。   In further embodiments, about 55% to about 80%, or about 60% to about 80%, or about 70% to about 80%, or at least about 60%, or at least about 70%, or about about the TAG content of the lipid 60%, or about 70%, or about 80% is triolein.

別の実施形態において、脂質のオレイン酸含量の約5%未満、または約2%未満、または約0.1%〜約5%は、ジアシルグリセロール(DAG)の形態である。   In another embodiment, less than about 5%, or less than about 2%, or from about 0.1% to about 5% of the oleic acid content of the lipid is in the form of diacylglycerol (DAG).

さらなる実施形態において、脂質は、油の形態であり、油の少なくとも90重量%、または最も少なくて95重量%、少なくとも約98重量%、または約95重量%〜約98重量%は、脂質である。   In further embodiments, the lipid is in the form of an oil and at least 90%, or at least 95%, at least about 98%, or from about 95% to about 98% by weight of the oil is lipid. .

好ましい実施形態において、油糧種子は、非光合成の油糧種子である。非光合成の油糧種子の例には、ベニバナ、ヒマワリ、綿、またはトウゴマからの種子が含まれるが、必ずしもこれらに限定されない。好ましい実施形態において、非光合成の油糧種子は、ベニバナ種子である。   In a preferred embodiment, the oil seed is a non-photosynthetic oil seed. Examples of non-photosynthetic oil seeds include, but are not necessarily limited to, seeds from safflower, sunflower, cotton, or castor bean. In a preferred embodiment, the non-photosynthetic oil seed is a safflower seed.

一実施形態において、脂質は、1つ以上のステロールをさらに含む。   In one embodiment, the lipid further comprises one or more sterols.

さらなる実施形態において、脂質は、油の形態であり、油の約5mgのステロール/g(油)、または約1.5mgのステロール/g(油)〜約5mgのステロール/g(油)を含む。   In a further embodiment, the lipid is in the form of an oil and comprises from about 5 mg sterol / g (oil) of oil, or from about 1.5 mg sterol / g (oil) to about 5 mg sterol / g (oil). .

一実施形態において、脂質は、
a)全ステロール含量の約1.5%〜約4.5%、または約2.3%〜約4.5%がエルゴスト−7−エン−3β−オールである、
b)全ステロール含量の約0.5%〜約3%、または約1.5%〜約3%がトリテルペノイドアルコールである、
c)全ステロール含量の約8.9%〜約20%がΔ7−スチグマステロール/スチグマスト−7−エン−3β−オールである、および
d)全ステロール含量の約1.7%〜約6.1%がΔ7−アベナステロールである、のうちの1つ以上またはすべてを含む。
In one embodiment, the lipid is
a) about 1.5% to about 4.5%, or about 2.3% to about 4.5% of the total sterol content is ergost-7-en-3β-ol,
b) about 0.5% to about 3%, or about 1.5% to about 3% of the total sterol content is triterpenoid alcohol,
c) from about 8.9% to about 20% of the total sterol content is Δ7-stigmasterol / stigmast-7-en-3β-ol, and d) from about 1.7% to about 6.% of the total sterol content. Including one or more or all of 1% is Δ7-avenasterol.

さらなる実施形態において、脂質は、少なくとも1リットルの体積および/もしくは少なくとも1kgの重量を有する、ならびに/または野外生育植物から得られた油糧種子から抽出されている。   In further embodiments, the lipid has been extracted from oil seeds having a volume of at least 1 liter and / or a weight of at least 1 kg and / or obtained from a field-grown plant.

一実施形態において、脂質は、粉砕することによって油糧種子から抽出され、約7重量%未満の水を含む。別の実施形態において、脂質は、精製された脂質(溶媒抽出され、純化された)であり、約0.1重量%未満、または約0.05重量%未満の水を含む。   In one embodiment, the lipid is extracted from the oil seed by grinding and contains less than about 7% water by weight. In another embodiment, the lipid is a purified lipid (solvent extracted and purified) and comprises less than about 0.1 wt%, or less than about 0.05 wt% water.

別の態様において、本発明は、本発明の脂質である第1の成分と、第2の成分とを含む組成物を提供し、好ましくは、この組成物は、脂質を第2の成分と混合することによって生成された。   In another aspect, the present invention provides a composition comprising a first component that is a lipid of the present invention and a second component, preferably the composition mixes the lipid with the second component. Was generated by

当業者であれば、第2の成分が、広範囲の様々な化合物/組成物から選択することができることを理解されよう。一例では、第2の成分は、酵素等の非脂質物質、非タンパク質(非酵素)触媒もしくは化学物質(例えば、水酸化ナトリウム、メタノール、もしくは金属)、または食餌の1つ以上の材料である。   One skilled in the art will appreciate that the second component can be selected from a wide variety of compounds / compositions. In one example, the second component is a non-lipid substance such as an enzyme, a non-protein (non-enzyme) catalyst or chemical (eg, sodium hydroxide, methanol, or metal), or one or more ingredients of the diet.

本発明はまた、油を生成するためのプロセスも提供し、本プロセスは、
i)油を含む、および/または油を含む油糧種子を生成する植物を生成することができる油糧種子を得ることであって、油糧種子の油含有物は本明細書に定義されるような脂質である、油糧種子を得ることと、
ii)油糧種子から油を抽出し、それによって油を生成することと、を含む。
The present invention also provides a process for producing oil, the process comprising:
i) obtaining an oil seed that is capable of producing a plant that comprises an oil and / or produces an oil seed comprising an oil, wherein the oil content of the oil seed is defined herein Obtaining oil seeds, which are lipids like
ii) extracting the oil from the oilseed, thereby producing the oil.

好ましい実施形態において、油糧種子は、第1の外因性ポリヌクレオチドを欠失している対応する油糧種子と比較して、発育中の油糧種子においてΔ12デサチュラーゼ(FAD2)遺伝子の発現を減少させることができる第1のサイレンシングRNAをコードする第1の外因性ポリヌクレオチドを含み、このポリヌクレオチドは、発育中の油糧種子においてポリヌクレオチドの発現を誘導するプロモーターに作動可能に連結される。   In a preferred embodiment, the oil seed reduces the expression of the Δ12 desaturase (FAD2) gene in the developing oil seed as compared to a corresponding oil seed lacking the first exogenous polynucleotide. A first exogenous polynucleotide encoding a first silencing RNA that can be operably linked to a promoter that directs expression of the polynucleotide in a developing oil seed .

別の態様において、本発明は、油を生成するプロセスを提供し、本プロセスは、
i)油含有物がグリセロールにエステル化された脂肪酸から成るトリアシルグリセロール(TAG)を含み、および/または油含有物がグリセロールにエステル化された脂肪酸から成るトリアシルグリセロール(TAG)を含む種子を生成する植物を生成することができ、
a)脂肪酸がパルミチン酸およびオレイン酸を含み、
b)種子の油含有物の少なくとも95重量%がTAGであり、
c)種子の油含有物の全脂肪酸の約75重量%〜約95重量%がオレイン酸であり、
d)種子の油含有物の全脂肪酸の約5.1重量%未満がパルミチン酸であり、
e)種子の油含有物は、約0.17未満のオレイン酸不飽和率(ODP)、および/または約0.26未満のパルミチン酸−リノール酸−オレイン酸(PLO)値を有する、ベニバナ種子を得ることと、
ii)ベニバナ種子から油を抽出し、それによって油を生成することと、を含み、
ベニバナ種子が、第1の外因性ポリヌクレオチドを欠失している対応するベニバナ種子と比較して、発育中のベニバナ種子においてΔ12デサチュラーゼ(FAD2)遺伝子の発現を減少させることができる第1のサイレンシングRNAをコードする第1の外因性ポリヌクレオチドを含み、このポリヌクレオチドは、発育中のベニバナ種子においてポリヌクレオチドの発現を誘導するプロモーターに作動可能に連結される。
In another aspect, the present invention provides a process for producing oil, the process comprising:
i) seeds containing triacylglycerols (TAG) comprising fatty acids esterified to glycerol and / or triacylglycerols (TAG) comprising fatty acids esterified to glycerol. Can produce plants to produce,
a) the fatty acid comprises palmitic acid and oleic acid,
b) at least 95% by weight of the oil content of the seed is TAG;
c) about 75% to about 95% by weight of total fatty acids in the oil content of the seed is oleic acid;
d) Less than about 5.1% by weight of the total fatty acids in the oil content of the seed is palmitic acid,
e) safflower seeds wherein the oil content of the seed has an oleic unsaturation rate (ODP) of less than about 0.17 and / or a palmitic acid-linoleic acid-oleic acid (PLO) value of less than about 0.26 And getting
ii) extracting oil from safflower seeds, thereby producing oil,
A first siren capable of reducing expression of a Δ12 desaturase (FAD2) gene in a developing safflower seed as compared to a corresponding safflower seed lacking a first exogenous polynucleotide A first exogenous polynucleotide that encodes the singing RNA is operably linked to a promoter that directs expression of the polynucleotide in the developing safflower seed.

一実施形態において、油糧種子またはベニバナ種子は、第2の外因性ポリヌクレオチドを欠失している対応する油糧種子またはベニバナ種子と比較して、発育中の油糧種子またはベニバナ種子においてパルミトイル−ACPチオエステラーゼ(FATB)遺伝子の発現を減少させることができる第2のサイレンシングRNAをコードする第2の外因性ポリヌクレオチドを含み、第2の外因性ポリヌクレオチドは、発育中の油糧種子またはベニバナ種子においてポリヌクレオチドの発現を誘導するプロモーターに作動可能に連結される。   In one embodiment, the oilseed or safflower seed is palmitoyl in the developing oilseed or safflower seed as compared to the corresponding oilseed or safflower seed lacking the second exogenous polynucleotide. A second exogenous polynucleotide encoding a second silencing RNA capable of reducing the expression of the ACP thioesterase (FATB) gene, wherein the second exogenous polynucleotide is a developing oil seed Alternatively, it is operably linked to a promoter that induces expression of the polynucleotide in safflower seeds.

別の実施形態において、油糧種子またはベニバナ種子は、第3の外因性ポリヌクレオチドを欠失している対応する油糧種子またはベニバナ種子と比較して、発育中の油糧種子またはベニバナ種子において色素体ω6脂肪酸デサチュラーゼ(FAD6)遺伝子の発現を減少させることができる第3のサイレンシングRNAをコードする第3の外因性ポリヌクレオチドを含み、第3の外因性ポリヌクレオチドは、発育中の油糧種子またはベニバナ種子においてポリヌクレオチドの発現を誘導するプロモーターに作動可能に連結される。   In another embodiment, the oilseed or safflower seed is in a developing oilseed or safflower seed compared to a corresponding oilseed or safflower seed lacking a third exogenous polynucleotide. A third exogenous polynucleotide encoding a third silencing RNA capable of reducing expression of a plastid ω6 fatty acid desaturase (FAD6) gene, wherein the third exogenous polynucleotide comprises a developing oil It is operably linked to a promoter that induces expression of the polynucleotide in seed or safflower seed.

一実施形態において、
1)FAD2遺伝子は、CtFAD2−1遺伝子、CtFAD2−2遺伝子、およびCtFAD2−10遺伝子、好ましくはCtFAD2−1遺伝子および/またはCtFAD2−2遺伝子のうちの1つ以上またはそれぞれである、ならびに/または
2)FATB遺伝子は、CtFATB−3遺伝子である、ならびに/または
3)FAD6遺伝子は、CtFAD6遺伝子である。
In one embodiment,
1) The FAD2 gene is one or more or each of a CtFAD2-1 gene, a CtFAD2-2 gene, and a CtFAD2-10 gene, preferably a CtFAD2-1 gene and / or a CtFAD2-2 gene, and / or 2 ) The FATB gene is a CtFATB-3 gene and / or 3) The FAD6 gene is a CtFAD6 gene.

一実施形態において、ベニバナ種子の油含有物は、、以下の特徴のうちの1つ以上またはすべてを有する。
a)種子の油含有物の全脂肪酸の約80重量%〜約94重量%、または約85重量%〜約94重量%、または約90重量%〜約94重量%、または約91重量%〜約94重量%、または約91重量%〜約92重量%、または約92重量%、または約93重量%が、オレイン酸である、
b)種子の油含有物の全脂肪酸の約5重量%未満、または約4重量%未満、または約3重量%未満、または約2.75重量%未満、または約2.5重量%未満、または約3重量%、または約2.75重量%、または約2.5重量%が、パルミチン酸である、
c)種子の油分の全脂肪酸の約0.1重量%〜約15重量%、または約0.1重量%〜約10重量%、または約0.1重量%〜約7.5重量%、または約0.1重量%〜約5重量%、または約0.1重量%〜約3重量%、または約2重量%〜約3重量%、または約3重量%、または約2重量%が、多価不飽和脂肪酸(PUFA)である、
d)種子の油分の全脂肪酸の約15重量%未満、または約10重量%未満、または約5重量%未満、または約3重量%未満、または約2.5重量%未満、または約2.25重量%未満、または約3重量%、または約2.5重量%、または約2.25重量%が、リノール酸(LA)である、
e)脂質の全脂肪酸含量の約80重量%〜約96重量%、または約90重量%〜約96重量%、または約92重量%〜約96重量%、または約93重量%、または約94重量%が、一価不飽和脂肪酸である、
f)脂質は、約0.05未満、または約0.02未満、または約0.015未満、または約0.005〜約0.05、または約0.005〜約0.02のオレイン酸一価不飽和率(OMP)を有する、
g)種子の油含有物のODPは、約0.17〜約0.01、または約0.15〜約0.01、または約0.1〜約0.01、または約0.075〜約0.01、または約0.050〜約0.01、または約0.033〜約0.01、または約0.033〜約0.016、または約0.033〜約0.023であるか、または約0.03、または約0.02、または約0.01である、
h)種子の油含有物のPLO値が、約0.20〜約0.026、または約0.020〜約0.2、または約0.020〜約0.15、または約0.020〜約0.1、または約0.020〜約0.075、または約0.050〜約0.055、または約0.05、または約0.040、または約0.030、または約0.020である。
In one embodiment, the oil content of safflower seed has one or more or all of the following characteristics.
a) from about 80% to about 94%, or from about 85% to about 94%, or from about 90% to about 94%, or from about 91% to about 91% by weight of the total fatty acids of the seed oil content 94 wt%, or about 91 wt% to about 92 wt%, or about 92 wt%, or about 93 wt% is oleic acid,
b) less than about 5%, or less than about 4%, or less than about 3%, or less than about 2.75%, or less than about 2.5%, or less than about 5% by weight of the total fatty acids of the oil content of the seed; About 3%, or about 2.75%, or about 2.5% by weight is palmitic acid,
c) from about 0.1% to about 15%, or from about 0.1% to about 10%, or from about 0.1% to about 7.5% by weight of the total fatty acids of the seed oil; or About 0.1% to about 5%, or about 0.1% to about 3%, or about 2% to about 3%, or about 3%, or about 2% by weight A polyunsaturated fatty acid (PUFA),
d) Less than about 15%, or less than about 10%, or less than about 5%, or less than about 3%, or less than about 2.5%, or about 2.25% of the total fatty acids of the seed oil. Less than wt%, or about 3 wt%, or about 2.5 wt%, or about 2.25 wt% is linoleic acid (LA).
e) about 80% to about 96%, or about 90% to about 96%, or about 92% to about 96%, or about 93%, or about 94% by weight of the total fatty acid content of the lipid. % Is monounsaturated fatty acid,
f) The lipid is less than about 0.05, or less than about 0.02, or less than about 0.015, or from about 0.005 to about 0.05, or from about 0.005 to about 0.02 monooleic acid. Having a valence unsaturation (OMP),
g) The ODP of the seed oil content is from about 0.17 to about 0.01, or from about 0.15 to about 0.01, or from about 0.1 to about 0.01, or from about 0.075 to about 0.01, or about 0.050 to about 0.01, or about 0.033 to about 0.01, or about 0.033 to about 0.016, or about 0.033 to about 0.023 Or about 0.03, or about 0.02, or about 0.01,
h) The PLO value of the oil content of the seed is about 0.20 to about 0.026, or about 0.020 to about 0.2, or about 0.020 to about 0.15, or about 0.020 to About 0.1, or about 0.020 to about 0.075, or about 0.050 to about 0.055, or about 0.05, or about 0.040, or about 0.030, or about 0.020 It is.

一実施形態において、油を抽出するステップは、油糧種子またはベニバナ種子を粉砕することを含む。   In one embodiment, the step of extracting oil comprises grinding oil seeds or safflower seeds.

さらに別の実施形態において、本プロセスは、油糧種子またはベニバナ種子から抽出された油を精製するステップをさらに含み、この精製ステップは、抽出された油を脱ガム、脱臭、脱色、乾燥、および/または分留すること、ならびに/あるいは抽出された油からの少なくとも一部の、好ましくは実質的にはすべてのワックスおよび/もしくはワックスエステルを除去すること、から成る群のうちの1つ以上またはすべてを含む。   In yet another embodiment, the process further comprises purifying the oil extracted from the oilseed or safflower seed, the purification step degumming, deodorizing, decolorizing, drying, and drying the extracted oil. One or more of the group consisting of: / or fractionating and / or removing at least some, preferably substantially all, waxes and / or wax esters from the extracted oil, or Includes everything.

別の態様において、本発明は、油含有物がグリセロールにエステル化された脂肪酸から成るトリアシルグリセロール(TAG)を含み、および/または油含有物がグリセロールにエステル化された脂肪酸から成るトリアシルグリセロール(TAG)を含む油糧種子を生成する植物を生成することができる油糧種子を提供し、
i)脂肪酸がパルミチン酸およびオレイン酸を含み、
ii)油糧種子の油含有物の少なくとも95重量%がTAGであり、
iii)油糧種子の油含有物の全脂肪酸の約90重量%〜約95重量%がオレイン酸であり、
iv)油糧種子の油含有物の全脂肪酸の約3.1重量%未満がパルミチン酸であり、
v)油糧種子の油含有物は約0.037未満のオレイン酸不飽和率(ODP)および/または約0.063未満のパルミチン酸−リノール酸−オレイン酸(PLO)値を有する。
In another embodiment, the present invention comprises triacylglycerol (TAG), wherein the oil content comprises a fatty acid esterified to glycerol, and / or a triacylglycerol, wherein the oil content comprises a fatty acid esterified to glycerol. Providing an oilseed capable of producing a plant that produces an oilseed comprising (TAG),
i) the fatty acid comprises palmitic acid and oleic acid,
ii) at least 95% by weight of the oil content of the oil seed is TAG;
iii) about 90% to about 95% by weight of the total fatty acids of the oil content of the oil seed is oleic acid;
iv) Less than about 3.1% by weight of the total fatty acids in the oil-containing oil seeds is palmitic acid;
v) The oil content of the oil seed has an oleic unsaturation rate (ODP) of less than about 0.037 and / or a palmitic acid-linoleic acid-oleic acid (PLO) value of less than about 0.063.

一実施形態において、油糧種子は、非光合成の油糧種子、好ましくは、ベニバナ、ヒマワリ、綿、またはトウゴマ由来の種子である。   In one embodiment, the oil seeds are non-photosynthetic oil seeds, preferably seeds from safflower, sunflower, cotton, or castor bean.

別の実施形態において、油糧種子は、外因性ポリヌクレオチドを欠失している対応する油糧種子と比較して、発育中の油糧種子においてΔ12デサチュラーゼ(FAD2)遺伝子の発現を可能にする、または減少させる第1のサイレンシングRNAをコードする第1の外因性ポリヌクレオチドを含み、第1の外因性ポリヌクレオチドは、発育中の油糧種子においてポリヌクレオチドの発現を誘導するプロモーターに作動可能に連結される。   In another embodiment, the oil seed allows expression of the Δ12 desaturase (FAD2) gene in the developing oil seed as compared to a corresponding oil seed lacking an exogenous polynucleotide. Or a first exogenous polynucleotide that encodes a first silencing RNA that reduces, wherein the first exogenous polynucleotide is operable to a promoter that induces expression of the polynucleotide in a developing oil seed Connected to

なおさらなる態様において、本発明は、油含有物がグリセロールにエステル化された脂肪酸から成るトリアシルグリセロール(TAG)を含み、および/または油含有物がグリセロールにエステル化された脂肪酸から成るトリアシルグリセロール(TAG)を含む種子を生成する植物を生成することができるベニバナ種子を提供し、
i)脂肪酸がパルミチン酸およびオレイン酸を含み、
ii)種子の油含有物の少なくとも95重量%がTAGであり、
iii)種子の油含有物の全脂肪酸の約75重量%〜約95重量%がオレイン酸であり、
iv)種子の油含有物の全脂肪酸の約5.1重量%未満がパルミチン酸であり、
v)種子の油含有物が、約0.17未満のオレイン酸不飽和率(ODP)および/または約0.26未満のパルミチン酸−リノール酸−オレイン酸(PLO)値を有し、
ベニバナ種子は、第1の外因性ポリヌクレオチドを欠失している対応するベニバナ種子と比較して、発育中のベニバナ種子においてΔ12デサチュラーゼ(FAD2)遺伝子の発現を減少させることができる第1のサイレンシングRNAをコードする第1の外因性ポリヌクレオチドを含み、第1の外因性ポリヌクレオチドは、発育中のベニバナ種子においてポリヌクレオチドの発現を誘導するプロモーターに作動可能に連結される。
In yet a further aspect, the present invention comprises triacylglycerol (TAG), wherein the oil content comprises a fatty acid esterified to glycerol, and / or a triacylglycerol, wherein the oil content comprises a fatty acid esterified to glycerol. Providing safflower seeds capable of producing plants that produce seeds comprising (TAG),
i) the fatty acid comprises palmitic acid and oleic acid,
ii) at least 95% by weight of the oil content of the seed is TAG;
iii) about 75% to about 95% by weight of the total fatty acids of the oil content of the seed is oleic acid;
iv) less than about 5.1% by weight of the total fatty acids of the oil content of the seed is palmitic acid;
v) the oil content of the seed has an oleic unsaturation rate (ODP) of less than about 0.17 and / or a palmitic acid-linoleic acid-oleic acid (PLO) value of less than about 0.26;
The first siren capable of reducing the expression of the Δ12 desaturase (FAD2) gene in the developing safflower seed as compared to a corresponding safflower seed lacking the first exogenous polynucleotide. A first exogenous polynucleotide that encodes a singing RNA, wherein the first exogenous polynucleotide is operably linked to a promoter that induces expression of the polynucleotide in the developing safflower seed.

一実施形態において、ベニバナ種子の油含有物は、以下の特徴のうちの1つ以上を有する。
a)種子の油含有物の全脂肪酸の約80重量%〜約94重量%、または約85重量%〜約94重量%、または約90重量%〜約94重量%、または約91重量%〜約94重量%、または約91重量%〜約92重量%、または約92重量%、または約93重量%が、オレイン酸である、
b)種子の油含有物の全脂肪酸の約5重量%未満、または約4重量%未満、または約3重量%未満、または約2.75重量%未満、または約2.5重量%未満、または約3重量%、または約2.75重量%、または約2.5重量%が、パルミチン酸である、
c)種子の油含有物の全脂肪酸の約0.1重量%〜約15重量%、または約0.1重量%〜約10重量%、または約0.1重量%〜約7.5重量%、または約0.1重量%〜約5重量%、または約0.1重量%〜約3重量%、または約2重量%〜約3重量%、または約3重量%、または約2重量%が、多価不飽和脂肪酸(PUFA)である、
d)種子の油分の全脂肪酸の約15重量%未満、または約10重量%未満、または約5重量%未満、または約3重量%未満、または約2.5重量%未満、または約2.25重量%未満、または約3重量%、または約2.5重量%、または約2.25重量%が、リノール酸(LA)である、
e)脂質の全脂肪酸含量の約80重量%〜約96重量%、または約90重量%〜約96重量%、または約92重量%〜約96重量%、または約93重量%、または約94重量%が、一価不飽和脂肪酸である、
f)脂質が、約0.05未満、または約0.02未満、または約0.015未満、または約0.005〜約0.05、または約0.005〜約0.02のオレイン酸一価不飽和率(OMP)を有する、
g)種子の油含有物のODPが、約0.17〜約0.01、または約0.15〜約0.01、または約0.1〜約0.01、または約0.075〜約0.01、または約0.050〜約0.01、または約0.033〜約0.01、または約0.033〜約0.016、または約0.033〜約0.023であるか、または約0.03、または約0.02、または約0.01である、
h)種子の油含有物のPLO値が、約0.020〜約0.26、または約0.020〜約0.2、または約0.020〜約0.15、または約0.020〜約0.1、または約0.020〜約0.075、または約0.050〜約0.055、または約0.050、または約0.040、または約0.030、または約0.020である。
In one embodiment, the oil content of safflower seeds has one or more of the following characteristics.
a) from about 80% to about 94%, or from about 85% to about 94%, or from about 90% to about 94%, or from about 91% to about 91% by weight of the total fatty acids of the seed oil content 94 wt%, or about 91 wt% to about 92 wt%, or about 92 wt%, or about 93 wt% is oleic acid,
b) less than about 5%, or less than about 4%, or less than about 3%, or less than about 2.75%, or less than about 2.5%, or less than about 5% by weight of the total fatty acids of the oil content of the seed; About 3%, or about 2.75%, or about 2.5% by weight is palmitic acid,
c) from about 0.1% to about 15%, or from about 0.1% to about 10%, or from about 0.1% to about 7.5% by weight of the total fatty acids of the seed oil content Or about 0.1 wt% to about 5 wt%, or about 0.1 wt% to about 3 wt%, or about 2 wt% to about 3 wt%, or about 3 wt%, or about 2 wt% A polyunsaturated fatty acid (PUFA),
d) Less than about 15%, or less than about 10%, or less than about 5%, or less than about 3%, or less than about 2.5%, or about 2.25% of the total fatty acids of the seed oil. Less than wt%, or about 3 wt%, or about 2.5 wt%, or about 2.25 wt% is linoleic acid (LA).
e) about 80% to about 96%, or about 90% to about 96%, or about 92% to about 96%, or about 93%, or about 94% by weight of the total fatty acid content of the lipid. % Is monounsaturated fatty acid,
f) less than about 0.05, or less than about 0.02, or less than about 0.015, or about 0.005 to about 0.05, or about 0.005 to about 0.02 oleic acid mono Having a valence unsaturation (OMP),
g) The ODP of the seed oil content is from about 0.17 to about 0.01, or from about 0.15 to about 0.01, or from about 0.1 to about 0.01, or from about 0.075 to about 0.01, or about 0.050 to about 0.01, or about 0.033 to about 0.01, or about 0.033 to about 0.016, or about 0.033 to about 0.023 Or about 0.03, or about 0.02, or about 0.01,
h) The PLO value of the oil content of the seed is about 0.020 to about 0.26, or about 0.020 to about 0.2, or about 0.020 to about 0.15, or about 0.020 to About 0.1, or about 0.020 to about 0.075, or about 0.050 to about 0.055, or about 0.050, or about 0.040, or about 0.030, or about 0.020 It is.

さらなる実施形態において、油糧種子またはベニバナ種子の油含有物は、上述の特徴のうちの1つ以上をさらに特徴とする脂質である。   In a further embodiment, the oil content of the oil seed or safflower seed is a lipid further characterized by one or more of the above-described characteristics.

別の実施形態において、油糧種子またはベニバナ種子は、第2の外因性ポリヌクレオチドを欠失している対応する油糧種子またはベニバナ種子と比較して、発育中の油糧種子またはベニバナ種子においてパルミトイル−ACPチオエステラーゼ(FATB)遺伝子の発現を減少させることができる第2のサイレンシングRNAをコードする第2の外因性ポリヌクレオチドを含み、第2の外因性ポリヌクレオチドは、発育中の油糧種子またはベニバナ種子においてポリヌクレオチドの発現を誘導するプロモーターに作動可能に連結される。   In another embodiment, the oil seed or safflower seed is in a developing oil seed or safflower seed as compared to a corresponding oil seed or safflower seed lacking the second exogenous polynucleotide. A second exogenous polynucleotide encoding a second silencing RNA capable of reducing the expression of a palmitoyl-ACP thioesterase (FATB) gene, wherein the second exogenous polynucleotide comprises a developing oil It is operably linked to a promoter that induces expression of the polynucleotide in seed or safflower seed.

さらなる実施形態において、油糧種子またはベニバナ種子は、第3の外因性ポリヌクレオチドを欠失している対応する油糧種子またはベニバナ種子と比較して、発育中の油糧種子またはベニバナ種子において色素体ω6脂肪酸デサチュラーゼ(FAD6)遺伝子の発現を減少させることができる第3の外因性ポリヌクレオチドを含み、第3の外因性ポリヌクレオチドは、発育中の油糧種子またはベニバナ種子においてポリヌクレオチドの発現を誘導するプロモーターに作動可能に連結される。   In a further embodiment, the oil seed or safflower seed is pigmented in the developing oil seed or safflower seed as compared to a corresponding oil seed or safflower seed lacking the third exogenous polynucleotide. A third exogenous polynucleotide capable of reducing the expression of a body ω6 fatty acid desaturase (FAD6) gene, wherein the third exogenous polynucleotide is capable of reducing the expression of the polynucleotide in a developing oilseed or safflower seed. It is operably linked to an inducible promoter.

別の実施形態において、第1のサイレンシングRNAは、発育中の油糧種子またはベニバナ種子においてFAD2をコードする1つを超える外因性遺伝子の発現を減少させる、および/または第2のサイレンシングRNAは、発育中の油糧種子またはベニバナ種子においてFATBをコードする1つを超える外因性遺伝子の発現を減少させる。   In another embodiment, the first silencing RNA reduces expression of more than one exogenous gene encoding FAD2 in developing oil seeds or safflower seeds, and / or a second silencing RNA. Reduces the expression of more than one exogenous gene encoding FATB in developing oil or safflower seeds.

なおさらなる実施形態において、第1の外因性ポリヌクレオチド、ならびに第2の外因性ポリヌクレオチドおよび第3の外因性ポリヌクレオチドのいずれかまたはその両方は、単一のDNA分子に、任意に、第1、第2、および/または第3の外因性ポリヌクレオチド間の連結するDNA配列と共有結合する。   In still further embodiments, the first exogenous polynucleotide and either or both of the second exogenous polynucleotide and the third exogenous polynucleotide, optionally in the first DNA molecule, Covalently binds to a linking DNA sequence between the second, and / or third exogenous polynucleotide.

別の実施形態において、第1の外因性ポリヌクレオチド、ならびに第2の外因性ポリヌクレオチドおよび第3の外因性ポリヌクレオチドのいずれかまたはその両方は、単一のプロモーターの制御下にあり、そのため、第1の外因性ポリヌクレオチドおよび第2の外因性ポリヌクレオチドおよび/または第3の外因性ポリヌクレオチドは発育中の油糧種子またはベニバナ種子において転写される場合、第1のサイレンシングRNAおよび第2のサイレンシングRNAおよび/または第3のサイレンシングRNAが単一のRNA転写物の一部として共有結合する。   In another embodiment, the first exogenous polynucleotide and either or both of the second exogenous polynucleotide and the third exogenous polynucleotide are under the control of a single promoter, and therefore When the first exogenous polynucleotide and the second exogenous polynucleotide and / or the third exogenous polynucleotide are transcribed in the developing oil seed or safflower seed, the first silencing RNA and the second The silencing RNA and / or the third silencing RNA are covalently linked as part of a single RNA transcript.

別の実施形態において、油糧種子またはベニバナ種子は、油糧種子またはベニバナ種子のゲノムに組み込まれた単一のトランスファーDNAを含み、単一のトランスファーDNAは、第1の外因性ポリヌクレオチド、ならびに第2の外因性ポリヌクレオチドおよび第3の外因性ポリヌクレオチドのいずれかまたはその両方を含む。   In another embodiment, the oil seed or safflower seed comprises a single transfer DNA integrated into the genome of the oil seed or safflower seed, the single transfer DNA comprising a first exogenous polynucleotide, and Includes either or both of the second exogenous polynucleotide and the third exogenous polynucleotide.

好ましくは、油糧種子またはベニバナ種子は、トランスファーDNAにとってホモ接合である。   Preferably, the oil seed or safflower seed is homozygous for the transfer DNA.

一実施形態において、第1のサイレンシングRNA、第2のサイレンシングRNA、および第3のサイレンシングRNAはそれぞれ独立して、アンチセンスポリヌクレオチド、センスポリヌクレオチド、触媒ポリヌクレオチド、マイクロRNA、および二本鎖RNAから成る群から選択される。   In one embodiment, the first silencing RNA, the second silencing RNA, and the third silencing RNA are each independently an antisense polynucleotide, a sense polynucleotide, a catalytic polynucleotide, a microRNA, and a second Selected from the group consisting of single stranded RNA.

さらなる実施形態において、プロモーターのうちのいずれか1つ以上、好ましくはすべてが、種子特異的であり、好ましくは、発育中の油糧種子またはベニバナ種子の胚内において選択的に発現される。   In a further embodiment, any one or more, preferably all, of the promoters are seed-specific, preferably selectively expressed in the developing oilseed or safflower seed embryo.

別の実施形態において、油糧種子またはベニバナ種子は、1つ以上のFAD2遺伝子において、1つ以上の突然変異体を含み、この突然変異体(複数を含む)が、突然変異体(複数を含む)を欠失している対応する油糧種子またはベニバナ種子と比較して、発育中の油糧種子またはベニバナ種子において1つ以上のFAD2遺伝子の活性を軽減させる。   In another embodiment, the oilseed or safflower seed comprises one or more mutants in one or more FAD2 genes, and the mutant (s) comprises the mutant (s). The activity of one or more FAD2 genes is reduced in the developing oil seed or safflower seed compared to the corresponding oil seed or safflower seed lacking.

別の実施形態において、油糧種子またはベニバナ種子は、対応する油糧種子またはベニバナ種子において野生型FAD2遺伝子と比較して、FAD2遺伝子の突然変異体を含み、その突然変異が、欠失、挿入、逆位、フレームシフト、早期翻訳終止コドン、または1つ以上の非保存アミノ酸置換である。   In another embodiment, the oil seed or safflower seed comprises a mutant of the FAD2 gene as compared to the wild type FAD2 gene in the corresponding oil seed or safflower seed, the mutation being deleted, inserted , Inversion, frameshift, early translation stop codon, or one or more non-conservative amino acid substitutions.

さらなる実施形態において、その突然変異は、FAD2遺伝子のヌル突然変異である。   In a further embodiment, the mutation is a null mutation in the FAD2 gene.

別の実施形態において、突然変異体のうちの少なくとも1つは、発育中の油糧種子またはベニバナ種子において任意の他のFAD2遺伝子よりも突然変異体(複数を含む)を欠失している発育中の油糧種子またはベニバナ種子においてさらなるFAD2活性をコードするFAD2遺伝子内にある。   In another embodiment, at least one of the mutants is developing in which the mutant (s) are deleted from any other FAD2 gene in the developing oilseed or safflower seeds Within the FAD2 gene, which encodes additional FAD2 activity in middle oilseed or safflower seeds.

別の実施形態において、種子はベニバナ種子であり、FAD2遺伝子はCtFAD2−1遺伝子である。この実施形態において、第1のサイレンシングRNAは、CtFAD2−2遺伝子の発現を少なくとも減少させることができる。   In another embodiment, the seed is a safflower seed and the FAD2 gene is a CtFAD2-1 gene. In this embodiment, the first silencing RNA can at least reduce the expression of the CtFAD2-2 gene.

別の実施形態において、種子は、CtFAD2−1遺伝子のol対立遺伝子、CtFAD2−1遺伝子のol1対立遺伝子、または両方の対立遺伝子を含むベニバナ種子である。一実施形態において、CtFAD2−1遺伝子のol対立遺伝子またはol1対立遺伝子は、ホモ接合状態で存在する。   In another embodiment, the seed is a safflower seed comprising the ol allele of the CtFAD2-1 gene, the ol1 allele of the CtFAD2-1 gene, or both alleles. In one embodiment, the ol allele or ol1 allele of the CtFAD2-1 gene is present in a homozygous state.

別の実施形態において、FAD2タンパク質は、油糧種子またはベニバナ種子において検出不能である。   In another embodiment, FAD2 protein is not detectable in oil seeds or safflower seeds.

別の実施形態において、種子はベニバナ種子であり、第1のサイレンシングRNAは、CtFAD2−1およびCtFAD2−2遺伝子の両方の発現を減少させる。   In another embodiment, the seed is a safflower seed and the first silencing RNA reduces the expression of both the CtFAD2-1 and CtFAD2-2 genes.

別の実施形態において、種子はベニバナ種子であり、
1)FAD2遺伝子が、CtFAD2−1遺伝子、CtFAD2−2遺伝子、およびCtFAD2−10遺伝子のうちの1つ以上であり、好ましくはCtFAD2−1遺伝子および/またはCtFAD2−2遺伝子である、ならびに/または
2)FATB遺伝子が、CtFATB−3遺伝子である、ならびに/または
3)FAD6遺伝子が、CtFAD6遺伝子である。
In another embodiment, the seed is a safflower seed,
1) The FAD2 gene is one or more of a CtFAD2-1 gene, a CtFAD2-2 gene, and a CtFAD2-10 gene, preferably a CtFAD2-1 gene and / or a CtFAD2-2 gene, and / or 2 ) FATB gene is CtFATB-3 gene and / or 3) FAD6 gene is CtFAD6 gene.

また、本発明の種子を生成することができる油糧種子植物またはベニバナ植物も提供される。   Also provided are oil seed plants or safflower plants that are capable of producing the seeds of the present invention.

一実施形態において、植物は、トランスジェニックであり、それぞれの外因性ポリヌクレオチドにとってホモ接合である、および/または第1の外因性ポリヌクレオチド、ならびに第2の外因性ポリヌクレオチドまたは第3の外因性ポリヌクレオチドのいずれかまたはその両方を含む。   In one embodiment, the plant is transgenic, homozygous for each exogenous polynucleotide, and / or the first exogenous polynucleotide, and the second exogenous polynucleotide or the third exogenous polynucleotide. Includes either or both of the polynucleotides.

別の態様において、本発明は、配列番号27〜37、44、45、もしくは48のうちのいずれか1つに提供される配列、その生物学的に活性な断片、または配列番号27〜37、44、45、もしくは48のうちのいずれか1つ以上と少なくとも40%同一であるアミノ酸配列を有するアミノ酸を含む、実質的に精製された、および/または組み換えポリペプチドを提供する。   In another aspect, the invention provides a sequence provided in any one of SEQ ID NOs: 27-37, 44, 45, or 48, a biologically active fragment thereof, or SEQ ID NOs: 27-37, Provided are substantially purified and / or recombinant polypeptides comprising amino acids having an amino acid sequence that is at least 40% identical to any one or more of 44, 45, or 48.

一実施形態において、脂肪酸を修飾する酵素、好ましくは、オレイン酸塩Δ12デサチュラーゼ、Δ12−アセチレナーゼ、パルミトレイン酸塩Δ12デサチュラーゼ、またがパルミトイル−ACPチオエステラーゼ(FATB)である、ポリペプチド。   In one embodiment, a polypeptide that is an enzyme that modifies fatty acids, preferably oleate Δ12 desaturase, Δ12-acetylenase, palmitoleate Δ12 desaturase, or palmitoyl-ACP thioesterase (FATB).

さらなる態様において、本発明は、単離されたおよび/または外因性ポリヌクレオチドを提供し、
i)配列番号1〜25、40〜43、46、または47のうちのいずれか1つに提供される配列を有するヌクレオチド、
ii)本発明のポリペプチドをコードする配列を有するヌクレオチド、
iii)配列番号1〜25、40〜43、46、または47のうちのいずれか1つに提供される配列にハイブリダイズするヌクレオチド、
iv)油糧種子植物の種子内に発現させる場合、本発明の少なくとも1つのポリペプチドをコードする遺伝子の発現を減少させるような配列を有するヌクレオチド、のうちの1つ以上を含む。
In a further aspect, the present invention provides isolated and / or exogenous polynucleotides,
i) a nucleotide having the sequence provided in any one of SEQ ID NOs: 1-25, 40-43, 46, or 47;
ii) a nucleotide having a sequence encoding a polypeptide of the invention,
iii) a nucleotide that hybridizes to a sequence provided in any one of SEQ ID NOs: 1-25, 40-43, 46, or 47;
iv) when expressed in the seed of an oilseed plant, contains one or more of nucleotides having a sequence that reduces the expression of a gene encoding at least one polypeptide of the invention.

特に好ましい実施形態において、ポリヌクレオチドは、油糧種子植物の種子内に発現させる場合、本発明の少なくとも1つのポリペプチドをコードする遺伝子の発現を減少させるような配列を有するヌクレオチドヌクレオチドを含む。   In a particularly preferred embodiment, the polynucleotide comprises a nucleotide nucleotide having a sequence that, when expressed in the seed of an oilseed plant, reduces the expression of a gene encoding at least one polypeptide of the invention.

一実施形態において、iv)部のポリヌクレオチドは、配列番号49〜51(チミン(T)がウラシル(U)である)のうちのいずれか1つ以上に提供されるヌクレオチドの配列を含む。   In one embodiment, the polynucleotide of part iv) comprises a sequence of nucleotides provided in any one or more of SEQ ID NOs: 49-51 (thymine (T) is uracil (U)).

一実施形態において、iv)部のポリヌクレオチドは、アンチセンスポリヌクレオチド、センスポリヌクレオチド、触媒ポリヌクレオチド、マイクロRNA、二本鎖RNA(dsRNA)分子、またはその処理されたRNA生成物から選択される。   In one embodiment, the iv) part polynucleotide is selected from an antisense polynucleotide, a sense polynucleotide, a catalytic polynucleotide, a microRNA, a double stranded RNA (dsRNA) molecule, or a processed RNA product thereof. .

さらなる実施形態において、ポリヌクレオチドは、dsRNA分子、またはその処理されたRNA生成物であり、配列番号1〜25、40〜43、46、47、または49〜51(チミン(T)がウラシル(U)である)のうちのいずれか1つ以上の相補体と少なくとも95%同一である少なくとも19個の連続ヌクレオチドを含む。   In further embodiments, the polynucleotide is a dsRNA molecule, or a processed RNA product thereof, and SEQ ID NOs: 1-25, 40-43, 46, 47, or 49-51 (thymine (T) is uracil (U ) Is at least 19 contiguous nucleotides that are at least 95% identical to one or more complements.

別の実施形態において、dsRNA分子がマイクロRNA(miRNA)前駆体である、および/またはその処理されたRNA生成物がmiRNAである。   In another embodiment, the dsRNA molecule is a microRNA (miRNA) precursor and / or the processed RNA product is a miRNA.

なおさらなる実施形態において、ポリヌクレオチドは、単一のプロモーターの制御下で、発育中の油糧種子またはベニバナ種子において転写され、dsRNA分子が互いにハイブリダイズすることが可能である相補的センスおよびアンチセンス配列を含み、一本鎖RNA領域によって連結される。   In still further embodiments, the polynucleotide is transcribed in developing oil or safflower seeds under the control of a single promoter, and complementary sense and antisense that allow dsRNA molecules to hybridize to each other. It contains sequences and is linked by single stranded RNA regions.

なおさらなる実施形態において、発育中のベニバナ種子中で存在する場合、ポリヌクレオチドは、
i)発育中の種子においてオレイン酸塩Δ12デサチュラーゼ(FAD2)をコードする内因性遺伝子の発現を減少させ、FAD2が、配列番号27、28、または36のうちのいずれか1つ以上、好ましくは、配列番号27および28のうちの少なくとも1つまたはその両方に提供される、アミノ酸配列を有する、
ii)発育中の種子においてパルミトイル−ACPチオエステラーゼ(FATB)をコードする内因性遺伝子の発現を減少させ、FATBが、配列番号45に提供される、アミノ酸配列を有する、および/または
iii)発育中の種子においてω6脂肪酸デサチュラーゼ(FAD6)をコードする遺伝子の発現を減少させ、FAD6が、配列番号48に提供される、アミノ酸配列を有する。
In still further embodiments, when present in a developing safflower seed, the polynucleotide is
i) reducing the expression of an endogenous gene encoding oleate Δ12 desaturase (FAD2) in the developing seed, wherein FAD2 is any one or more of SEQ ID NOs: 27, 28, or 36, preferably Having an amino acid sequence provided in at least one or both of SEQ ID NOs: 27 and 28;
ii) reducing the expression of an endogenous gene encoding palmitoyl-ACP thioesterase (FATB) in the developing seed, wherein FATB has the amino acid sequence provided in SEQ ID NO: 45, and / or iii) developing Of the gene encoding ω6 fatty acid desaturase (FAD6) in the seeds of FAD6, FAD6 has the amino acid sequence provided in SEQ ID NO: 48.

また、プロモーターに作動可能に連結される、本発明のポリヌクレオチドを含むキメラベクターも提供される。   Also provided is a chimeric vector comprising a polynucleotide of the invention operably linked to a promoter.

一実施形態において、プロモーターは、油糧種子において機能的であるか、または種子特異的なプロモーターであり、好ましくは発育中の油糧種子の胚において選択的に発現される。   In one embodiment, the promoter is functional in oil seeds or is a seed-specific promoter, and is preferably selectively expressed in developing oil seed embryos.

別の態様において、本発明は、本発明の外因性ポリヌクレオチド、および/または本発明のベクターを含む組み換え細胞を提供する。   In another aspect, the invention provides a recombinant cell comprising an exogenous polynucleotide of the invention and / or a vector of the invention.

細胞は、細菌細胞、酵母細胞、または植物細胞等であるが、これらに限定されない任意の細胞型であり得る。   The cells can be any cell type, including but not limited to bacterial cells, yeast cells, or plant cells.

好ましくは、細胞は、植物細胞、好ましくは植物種子細胞である。より好ましくは、植物細胞は、油糧種子植物細胞である。さらにより好ましくは、植物細胞は、非光合成の種子細胞、好ましくはベニバナ、綿、またはトウゴマの種子細胞である。   Preferably the cell is a plant cell, preferably a plant seed cell. More preferably, the plant cell is an oil seed plant cell. Even more preferably, the plant cell is a non-photosynthetic seed cell, preferably a safflower, cotton or castor seed cell.

別の態様において、本発明は、本発明のポリヌクレオチドのうちの1つ以上、本発明のベクター、および本発明の細胞を含むトランスジェニック非ヒト生物を提供する。   In another aspect, the present invention provides a transgenic non-human organism comprising one or more of the polynucleotides of the present invention, the vectors of the present invention, and the cells of the present invention.

好ましくは、トランスジェニック非ヒト生物は、植物である。より好ましくは、油糧種子植物。   Preferably, the transgenic non-human organism is a plant. More preferably, an oilseed plant.

さらに別の態様において、本発明は、本発明の細胞を生成する方法を提供し、本方法は、細胞に、本発明のポリヌクレオチドおよび/または本発明のベクターを導入するステップを含む。   In yet another aspect, the present invention provides a method for producing a cell of the present invention, the method comprising introducing a polynucleotide of the present invention and / or a vector of the present invention into the cell.

また、組み換え細胞を生成するための本発明のポリヌクレオチドおよび/または本発明のベクターの使用が提供される。   Also provided is the use of a polynucleotide of the invention and / or a vector of the invention to produce a recombinant cell.

別の態様において、本発明は、本発明の種子を生成するトランスジェニック油糧種子植物、またはその種子を生成する方法を提供し、本方法は、
i)油糧種子植物の細胞に、本発明の少なくとも1つのポリヌクレオチドおよび/または少なくとも1つの本発明のベクターを導入することと、
ii)細胞からトランスジェニック植物を再生することと、
iii)トランスジェニック植物から1つ以上の子孫植物またはその種子を任意に生成し、
それによって、トランスジェニック油糧種子植物またはその種子を生成することと、を含む。
In another aspect, the invention provides a transgenic oilseed plant that produces the seeds of the invention, or a method of producing the seeds, the method comprising:
i) introducing at least one polynucleotide of the invention and / or at least one vector of the invention into cells of an oilseed plant;
ii) regenerating a transgenic plant from the cells;
iii) optionally generating one or more progeny plants or seeds thereof from the transgenic plant;
Thereby producing a transgenic oilseed plant or its seeds.

一実施形態において、種子は、本発明のベニバナ種子である。   In one embodiment, the seed is a safflower seed of the invention.

さらなる実施形態において、1つ以上の子孫植物またはその種子は、
i)第1の外因性ポリヌクレオチド、および/または
ii)第2の外因性ポリヌクレオチド、および/または
iii)第3の外因性ポリヌクレオチド、
好ましくは、3つすべての外因性ポリヌクレオチドを含む。
In a further embodiment, the one or more progeny plants or their seeds are
i) a first exogenous polynucleotide, and / or ii) a second exogenous polynucleotide, and / or iii) a third exogenous polynucleotide,
Preferably, all three exogenous polynucleotides are included.

さらなる実施形態において、1つ以上の子孫植物またはその種子は、上に定義される1つ以上の突然変異体を含む。   In a further embodiment, the one or more progeny plants or seeds thereof comprise one or more mutants as defined above.

なおさらなる態様において、本発明は、油糧種子植物を得る方法を提供し、本方法は、
i)本発明の第1のポリヌクレオチドまたは本発明の第1のベクターを含む第1の親の油糧種子植物を、本発明の第2のポリヌクレオチドまたは本発明の第1のベクターを含む第2の親の油糧種子植物と交配させることと、
ii)交配からの子孫植物を両方のポリヌクレオチドまたは両方のベクターの存在についてスクリーニングすることと、
iii)(a)第1のポリヌクレオチドもしくは第1のベクター、および(b)第2のポリヌクレオチドもしくは第2のベクターの両方を含み、植物の種子の油含有物中のオレイン酸の比率の増加、およびパルミチン酸の比率の減少をさらに有する、子孫植物を選択することと、を含む。
In yet a further aspect, the present invention provides a method of obtaining an oilseed plant, the method comprising:
i) a first parent oilseed plant comprising the first polynucleotide of the present invention or the first vector of the present invention, the first parent comprising the second polynucleotide of the present invention or the first vector of the present invention; Crossing with two parent oilseed plants,
ii) screening progeny plants from the cross for the presence of both polynucleotides or both vectors;
iii) Increasing the ratio of oleic acid in the oil content of plant seeds, comprising both (a) a first polynucleotide or first vector, and (b) a second polynucleotide or second vector And selecting progeny plants further having a reduced ratio of palmitic acid.

さらなる態様において、本発明は、ベニバナ植物の遺伝子型を決定する方法であって、本方法は、植物の核酸分子を検出することを含み、この核酸分子は、ベニバナ植物のCtFAD2−1、CtFAD2−2、もしくはCtFAD2−10遺伝子のうちの1つ以上、好ましくは、CtFAD2−1およびCtFAD2−2遺伝子のうちの少なくとも1つもしくはその両方、または少なくともCtFAD2−1遺伝子に連結される、および/または少なくともその一部を含む。   In a further aspect, the present invention is a method for determining the genotype of a safflower plant, the method comprising detecting a nucleic acid molecule of the plant, the nucleic acid molecule comprising CtFAD2-1, CtFAD2- of the safflower plant. 2 or one or more of CtFAD2-10 genes, preferably linked to at least one or both of CtFAD2-1 and CtFAD2-2 genes, or at least CtFAD2-1 genes, and / or at least Including some of them.

一実施形態において、本方法は、植物のCtFAD2−1、CtFAD2−2、またはCtFAD2−10遺伝子のうちの1つ以上の発現のレベル、および/またはその配列を決定することを含む。   In one embodiment, the method comprises determining the level of expression and / or sequence of one or more of the plant CtFAD2-1, CtFAD2-2, or CtFAD2-10 genes.

一実施形態において、本方法は、
i)第2の核酸分子を、植物の当該核酸分子にハイブリダイズすることと、
ii)少なくとも1つの他の核酸分子を、植物の当該核酸分子に任意にハイブリダイズすることと、
iii)当該ハイブリダイズするステップ(複数を含む)の生成物、または当該ハイブリダイズするステップ(複数を含む)からの生成物の不在を検出することと、を含む。
In one embodiment, the method comprises:
i) hybridizing a second nucleic acid molecule to the nucleic acid molecule of the plant;
ii) optionally hybridizing at least one other nucleic acid molecule to the nucleic acid molecule of the plant;
iii) detecting the product of the hybridizing step (s) or the absence of the product from the hybridizing step (s).

なおさらなる実施形態において、第2の核酸分子は、植物の核酸分子の少なくとも一部を逆転写または複製するためのプライマーとして使用される。   In still further embodiments, the second nucleic acid molecule is used as a primer for reverse transcription or replication of at least a portion of a plant nucleic acid molecule.

核酸は、制限断片長多型分析、増幅断片長多型分析、マイクロサテライト増幅、核酸配列決定、および/または核酸増幅等が含まれるが、これらに限定されない様々なよく知られている手法を使用して検出することができる。   Nucleic acids use various well-known techniques including, but not limited to, restriction fragment length polymorphism analysis, amplified fragment length polymorphism analysis, microsatellite amplification, nucleic acid sequencing, and / or nucleic acid amplification, etc. Can be detected.

一実施形態において、本方法は、CtFAD2−1遺伝子の対立遺伝子、好ましくはol対立遺伝子の存在または不在を検出する。   In one embodiment, the method detects the presence or absence of an allele of the CtFAD2-1 gene, preferably the ol allele.

さらなる態様において、本発明は、ベニバナ植物集団からベニバナ植物を選択する方法を提供し、本方法は、
i)本発明の方法を使用して、当該植物集団の遺伝子型を決定することであって、当該植物集団が2つの植物間の交配から得られ、このうちの少なくとも1つの植物が、CtFAD2−1、CtFAD2−2、もしくはCtFAD2−10遺伝子、好ましくはCtFAD2−1およびCtFAD2−2遺伝子のうちの少なくとも1つもしくはその両方、または少なくともCtFAD2−1遺伝子の対立遺伝子を含み、当該植物の種子の発育中、当該対立遺伝子を欠失しているベニバナ植物の対応する種子と比較して、Δ12デサチュラーゼ活性レベルの低下をもたらす、当該植物集団の遺伝子型を決定することと、
ii)当該対立遺伝子の存在または不在に基づいてベニバナ植物を選択することと、を含む。
In a further aspect, the present invention provides a method for selecting a safflower plant from a safflower plant population, the method comprising:
i) using the method of the invention to determine the genotype of the plant population, wherein the plant population is obtained from a cross between two plants, at least one of which is CtFAD2- 1, CtFAD2-2, or CtFAD2-10 gene, preferably at least one or both of CtFAD2-1 and CtFAD2-2 genes, or at least an allele of CtFAD2-1 gene, and development of seeds of the plant Determining the genotype of the plant population that results in a reduced level of Δ12 desaturase activity compared to the corresponding seed of a safflower plant lacking the allele;
ii) selecting a safflower plant based on the presence or absence of the allele.

さらなる態様において、本発明は、CtFAD2−1、CtFAD2−2、またはCtFAD2−10遺伝子の対立遺伝子を、その対立遺伝子を欠失しているベニバナ植物に導入する方法を提供し、本方法は、
i)第1の親のベニバナ植物を第2の親のベニバナ植物と交配させることであって、前記第2の植物は、CtFAD2−1、CtFAD2−2、またはCtFAD2−10遺伝子の当該対立遺伝子を含む、交配させることと、
ii)ステップi)の交配の子孫を、第1の親の植物と同じ遺伝子型の植物と、第1の親の遺伝子型の大部分を有するが、当該対立遺伝子を含む植物を生成するために十分な回数戻し交配することと、を含み、
その対立遺伝子が、当該植物の種子の発育中、当該対立遺伝子を欠失しているベニバナ植物の対応する種子と比較して、Δ12デサチュラーゼ活性レベルの低下をもたらし、子孫植物は、本発明の方法を使用して、当該対立遺伝子の存在または不在について遺伝子型が決定される。
In a further aspect, the present invention provides a method for introducing an allele of a CtFAD2-1, CtFAD2-2, or CtFAD2-10 gene into a safflower plant lacking the allele, the method comprising:
i) crossing a first parent safflower plant with a second parent safflower plant, wherein said second plant comprises said allele of the CtFAD2-1, CtFAD2-2, or CtFAD2-10 gene Including, mating,
ii) to generate the progeny of the mating of step i) with a plant of the same genotype as the first parent plant and a plant comprising the majority of the first parent genotype but containing the allele Back mating a sufficient number of times,
The allele results in a decrease in the level of Δ12 desaturase activity compared to the corresponding seed of the safflower plant lacking the allele during the development of the plant seed, and the progeny plant is a method of the present invention. Is used to determine the genotype for the presence or absence of the allele.

また、本発明の方法を使用して生成される、トランスジェニック植物、またはその子孫植物、またはその種子が提供される。   Also provided is a transgenic plant, or progeny plant thereof, or seed thereof produced using the method of the present invention.

さらなる態様において、本発明は、種子を生成する方法を提供し、本方法は、
a)本発明の植物を、好ましくは少なくとも1000のそのような植物集団の一部として領域内で生育させることと、
b)種子を収穫することと、を含む。
In a further aspect, the present invention provides a method for producing seed, the method comprising:
a) growing the plants of the present invention in the region, preferably as part of at least 1000 such plant populations;
b) harvesting the seeds.

なおさらなる態様において、本発明は、本発明の油糧種子またはベニバナ種子から、本発明の植物もしくはその一部から、本発明の細胞から、および/または本発明の非ヒトトランスジェニック生物もしくはその一部から、本発明のプロセスのうちの1つ以上によって得られる、または得ることが可能な油を提供する。   In a still further aspect, the present invention relates to an oil seed or safflower seed of the present invention, a plant of the present invention or a part thereof, a cell of the present invention, and / or a non-human transgenic organism of the present invention or one of the same. Provides an oil obtained or obtainable by one or more of the processes of the present invention.

別の態様において、本発明は、本発明の脂質、本発明の油糧種子またはベニバナ種子、本発明のポリペプチド、本発明のポリヌクレオチド、本発明のベクター、本発明の宿主細胞、または本発明の油のうちの1つ以上、および1つ以上の許容される担体を含む組成物を提供する。   In another aspect, the invention provides a lipid of the invention, an oil seed or safflower seed of the invention, a polypeptide of the invention, a polynucleotide of the invention, a vector of the invention, a host cell of the invention, or the invention. A composition comprising one or more of the following oils and one or more acceptable carriers.

また、工業生成物の製造のための、本発明の脂質、本発明の組成物、本発明のプロセス、本発明の油糧種子またはベニバナ種子、本発明の植物もしくはその一部、本発明の宿主細胞、本発明の非ヒトトランスジェニック生物もしくはその一部、または本発明の油、のうちの1つ以上の使用が提供される。   Also, for the production of industrial products, the lipids of the invention, the compositions of the invention, the processes of the invention, the oil seeds or safflower seeds of the invention, the plants of the invention or parts thereof, the hosts of the invention There is provided the use of one or more of a cell, a non-human transgenic organism of the invention or part thereof, or an oil of the invention.

別の態様において、本発明は、工業生成物を生成するためのプロセスを提供し、本プロセスは、
i)本発明の脂質、本発明の組成物、本発明の油糧種子またはベニバナ種子、本発明の植物もしくはその一部、本発明の宿主細胞、本発明の非ヒトトランスジェニック生物もしくはその一部、または本発明の油、のうちの1つ以上を得るステップと、
ii)ステップi)の、本発明の脂質、本発明の組成物、本発明の油糧種子またはベニバナ種子、本発明の植物もしくはその一部、本発明の宿主細胞、本発明の非ヒトトランスジェニック生物もしくはその一部、または本発明の油、のうちの1つ以上を任意に物理的に処理するステップと、
ii)本発明の脂質、または本発明の組成物のうちの1つ以上の脂質、本発明の油糧種子またはベニバナ種子、本発明の植物もしくはその一部、本発明の宿主細胞、本発明の非ヒトトランスジェニック生物もしくはその一部、または本発明の油、またはステップii)の物理的に処理された生成物の少なくとも一部を、熱、化学、もしくは酵素的方法、またはそれらの任意の組み合わせを脂質に適用することによって、工業生成物に変換するステップと、
iii)工業生成物を回収し、
それによって、工業生成物を生成することと、を含む。
In another aspect, the present invention provides a process for producing an industrial product, the process comprising:
i) lipids of the invention, compositions of the invention, oil seeds or safflower seeds of the invention, plants of the invention or parts thereof, host cells of the invention, non-human transgenic organisms of the invention or parts thereof Or obtaining one or more of the oils of the present invention;
ii) The lipid of the present invention, the composition of the present invention, the oil seed or safflower seed of the present invention, the plant of the present invention or a part thereof, the host cell of the present invention, the non-human transgenic of the present invention in step i) Optionally physically treating one or more of the organism or part thereof, or the oil of the present invention;
ii) a lipid of the invention, or one or more lipids of the composition of the invention, an oil seed or safflower seed of the invention, a plant of the invention or part thereof, a host cell of the invention, a A non-human transgenic organism or part thereof, or an oil of the invention, or at least a part of the physically treated product of step ii), is subjected to thermal, chemical or enzymatic methods, or any combination thereof Converting to an industrial product by applying to the lipid;
iii) recovering industrial products,
Thereby producing an industrial product.

なおさらなる態様において、本発明は、燃料を生成する方法を提供し、本方法は、
i)本発明の脂質、本発明の1つ以上の脂質、本発明の油糧種子もしくはベニバナ種子、本発明の植物もしくはその一部、本発明の宿主細胞、本発明の非ヒトトランスジェニック生物もしくはその一部、または本発明の油、のうちの1つ以上を、アルコールと任意に触媒の存在下で反応させて、アルキルエステルを生成することと、
ii)任意に、アルキルエステルを石油燃料と混合することと、を含む。
In yet a further aspect, the present invention provides a method of producing fuel, the method comprising:
i) a lipid of the invention, one or more lipids of the invention, an oil seed or safflower seed of the invention, a plant of the invention or part thereof, a host cell of the invention, a non-human transgenic organism of the invention or Reacting one or more of a portion thereof, or an oil of the invention, with an alcohol, optionally in the presence of a catalyst, to form an alkyl ester;
ii) optionally mixing the alkyl ester with petroleum fuel.

一実施形態において、アルキルエステルは、メチルエステルである。   In one embodiment, the alkyl ester is a methyl ester.

さらなる態様において、本発明は、飼料を生成する方法を提供し、本方法は、本発明の脂質、本発明の組成物、本発明の油糧種子もしくはベニバナ種子、本発明の植物もしくはその一部、本発明に記載の宿主細胞、本発明の非ヒトトランスジェニック生物もしくはその一部、または本発明の油、のうちの1つ以上を、少なくとも1つの他の植物成分と混合することを含む。   In a further aspect, the present invention provides a method for producing feed, the method comprising a lipid of the present invention, a composition of the present invention, an oil seed or safflower seed of the present invention, a plant of the present invention or a part thereof. Mixing one or more of the host cells according to the invention, the non-human transgenic organism of the invention or a part thereof, or the oil of the invention with at least one other plant component.

また、本発明の脂質、本発明の組成物、本発明の油糧種子もしくはベニバナ種子、本発明の植物もしくはその一部、本発明に記載の宿主細胞、本発明の非ヒトトランスジェニック生物もしくはその一部、または本発明の油、のうちの1つ以上を含む、飼料、化粧品、または化学物質も提供される。   The lipid of the present invention, the composition of the present invention, the oil seed or safflower seed of the present invention, the plant of the present invention or a part thereof, the host cell according to the present invention, the non-human transgenic organism of the present invention or the same Also provided are feeds, cosmetics, or chemicals comprising one or more of a portion or one of the oils of the present invention.

なおさらなる態様において、本発明の脂質、本発明の組成物のうちの1つ以上の脂質、本発明のプロセス、本発明の油糧種子もしくはベニバナ種子、本発明の植物もしくはその一部、本発明の宿主細胞、本発明の非ヒトトランスジェニック生物もしくはその一部、または本発明の油、のうちの1つ以上から生成されるか、またはそれらを使用する製品が提供される。   In a still further aspect, the lipid of the invention, one or more lipids of the composition of the invention, the process of the invention, the oil seed or safflower seed of the invention, the plant of the invention or part thereof, the invention Products produced from or using one or more of the present host cells, non-human transgenic organisms of the invention or parts thereof, or oils of the invention are provided.

本明細書の任意の実施形態は、特に具体的に明記しない限り、任意の他の実施形態に変更すべきところは変更して適用すると解釈されるものとする。   Any embodiment of this specification shall be construed as being modified and applied to any other embodiment unless specifically stated otherwise.

本発明は、本明細書に記載される特定の実施形態によって範囲を限定されるものではなく、例示のみを目的とするものである。本明細書に記載されるような、機能的に同等の製品、組成物、および方法は、明らかに、本発明の範囲内である。   The present invention is not to be limited in scope by the specific embodiments described herein, but is intended to be exemplary only. Functionally equivalent products, compositions, and methods as described herein are clearly within the scope of the invention.

本明細書全体を通じて、特に具体的に明記しない限り、または特に文脈がそれ以外を必要としない限り、単一のステップ、組成物、ステップ群または組成物群への言及は、1つおよび複数(すなわち、1つ以上)のそのようなステップ、組成物、ステップの群または組成物の群を包含すると解釈されるものとする。   Throughout this specification, references to a single step, composition, step group, or composition group, unless specifically stated otherwise, or unless the context requires otherwise, refer to one and more ( Ie, one or more) such steps, compositions, groups of steps or groups of compositions.

以下の非制限的実施例により、および添付の図面を参照して、本発明を以下で説明する。   The invention will now be described by the following non-limiting examples and with reference to the accompanying drawings.

ベニバナFAD2様遺伝子ファミリーおよび他の植物から分岐したFAD2様酵素によってコードされたアミノ酸配列の系統発生的比較。示される系統樹は、ベクターNTI(invitrogen)の使用によって作成された。FAD2デサチュラーゼ(DES)、ヒドロキシラーゼ(OH)、エポキシゲナーゼ(EPOX)、アセチレナーゼ(ACET)、およびコンジュガーゼ(CONJ)が、アラインメントに含まれた。系統樹に示されたアミノ酸配列のGeneBankアクセッション番号は、coCONJ,AAK26632.1、caACET,ABC00769.1、cpEPOX,CAA76156.1、haACET,ABC59684.1、dsACET,AAO38036.1、dcACET,AAO38033.1、hhACET,AAO38031.1、haDES−2,AAL68982.1、haDES−3,AAL68983.1、luDES,ACF49507、haDES−1,AAL68982.1、ntDES,AAT72296.2、oeDES,AAW63040、siDES,AAF80560.1、ghDES−1,CAA65744.1、rcOH,AAC49010.1、atDES,AAM61113.1、pfOH:DES,AAC32755.1、plOH,ABQ01458.1、ghDES−4,AAQ16653.1、ghDES−2,CAA71199.1.(co,Calendula officinalis、ca,Crepis alpine、cp,Crepis palaestina、ha,Helianthus annuus、ds,Dimorphotheca sinuate、dc,Daucus carota、hh,Hedera helix、lu,Linum usitatissimum、nt,Nicotiana tabacum、oe,Olea europaea、si,Sesamum indicum、rc,Ricinus communis、at,Arabidopsis thaliana、pf,Physaria fendleri、pl,Physaria lindheimeri)である。Phylogenetic comparison of amino acid sequences encoded by safflower FAD2-like gene family and FAD2-like enzymes branched from other plants. The phylogenetic tree shown was created by use of the vector NTI (invitrogen). FAD2 desaturase (DES), hydroxylase (OH), epoxygenase (EPOX), acetylenase (ACET), and conjugase (CONJ) were included in the alignment. The GeneBank accession numbers of the amino acid sequences shown in the phylogenetic tree are: coCONJ, AAK26632.1, caACET, ABC00769.1, cpEPOX, CAA76156.1, haACET, ABC596844.1, dsACET, AAO38036.1, dcACET, AA38033. , HhACET, AAO38031.1, haDES-2, AAL68982.1, haDES-3, AAL68983.1, luDES, ACF49507, haDES-1, AAL68982.1, ntDES, AAT722296, oeDES, AAW63040, siDES, AAF80560.1 GhDES-1, CAA65744.1, rcOH, AAC490010.1, atDES, AAM61113.1, fOH: DES, AAC32755.1, plOH, ABQ01458.1, ghDES-4, AAQ16653.1, ghDES-2, CAA71199.1. (Co, Calendula officinalis, ca, Crepis alpine, cp, Crepis palaestina, ha, Helianthus annuus, ds, Dimorphotheca sinuate, dc, Daucus carota, hh, Hedera helix, lu, Linum usitatissimum, nt, Nicotiana tabacum, oe, Olea europaea , Si, Sesamum indicum, rc, Ricinus communis, at, Arabidopsis thaliana, pf, Physaria fendelii, pl, Physiological Lindheimeri). ベニバナ遺伝子型SUにおけるCtFAD2様ゲノム構造のサザンブロットハイブリダイゼーション分析。ゲノムDNAは、アガロースゲル上での分離前に、8つの異なる制限酵素を用いて消化させた。これらの酵素は、AccI(レーン1)、BglII(2)、BamHI(3)、EcoRI(4)、EcoRV(5)、HindIII(6)、XbaI(7)、およびXhoI(8)であった。このブロットは、CtFAD2−6の放射標識された全コード領域でプローブされ、低ストリンジェントな条件で洗浄された。Southern blot hybridization analysis of CtFAD2-like genomic structure in safflower genotype SU. Genomic DNA was digested with 8 different restriction enzymes prior to separation on an agarose gel. These enzymes were AccI (lane 1), BglII (2), BamHI (3), EcoRI (4), EcoRV (5), HindIII (6), XbaI (7), and XhoI (8). The blot was probed with the entire radiolabeled coding region of CtFAD2-6 and washed under low stringency conditions. CtFAD2−1(B)、CtFAD2−2(C)、CtFAD2−9(D)、CtFAD2−10(E)、およびCtFAD2−11(F)を発現する酵母菌由来の脂肪酸組成のGC−MS脂肪酸分析。空のベクター(A)、およびC18:2異性体(G)の混合物のGC痕跡。GC-MS fatty acid analysis of fatty acid composition from yeast expressing CtFAD2-1 (B), CtFAD2-2 (C), CtFAD2-9 (D), CtFAD2-10 (E), and CtFAD2-11 (F) . GC trace of a mixture of empty vector (A) and C18: 2 isomer (G). N.ベンタミアーナ葉において一過的に発現したCtFAD2−11後の脂肪酸組成のGC−MS脂肪酸分析。N. GC-MS fatty acid analysis of fatty acid composition after CtFAD2-11 transiently expressed in Benthamiana leaves. ベニバナCtFAD2遺伝子のRT−qPCR発現分析。RT-qPCR expression analysis of safflower CtFAD2 gene. 突然変異体におけるCtFAD2−1コード領域の中央にヌクレオチド欠失を示す、野生型SUおよび3つの高オレイン酸遺伝子型、すなわち、S−317、CW99−OL、およびLesaf496由来のCtFAD2−1対立遺伝子の領域のヌクレオチド比較。Of the CtFAD2-1 allele from wild-type SU and three high oleic acid genotypes, namely S-317, CW99-OL, and Lesaf496, showing a nucleotide deletion in the middle of the CtFAD2-1 coding region in the mutant Nucleotide comparison of regions. 野生型変種SUおよび高オレイン酸遺伝子型S−317におけるCtFAD2−1 5’UTRイントロンのDNA配列比較。囲み内のDNA配列を使用して、高オレイン酸に特異的なおよび野生型に特異的なPCR生成物に対する完全なPCRマーカーを設計した。DNA sequence comparison of CtFAD2-1 5'UTR intron in wild type variant SU and high oleic acid genotype S-317. The DNA sequence in the box was used to design a complete PCR marker for high oleic acid specific and wild type specific PCR products. 早期(7 DPA)、中期(15 DPA)、および晩期(20 DPA)の3つの発育段階の発育中の胚におけるCtFAD2−1およびCtFAD2−2mRNAレベルのリアルタイムq−PCR分析。ベニバナ変種は、野生型SU、および3つの高オレイン酸変種:S−317、CW99−OL、およびLesaf496を含む。Real-time q-PCR analysis of CtFAD2-1 and CtFAD2-2 mRNA levels in developing embryos at three developmental stages, early (7 DPA), intermediate (15 DPA), and late (20 DPA). Safflower varieties include wild-type SU and three high oleic acid varieties: S-317, CW99-OL, and Lesaf496. ベニバナ変種SUの葉、根、および発育中の胚におけるCtFatB遺伝子のリアルタイムqPCR分析。Em−1(早期)、Em−2(中期)、およびEm−3(晩期)。Real-time qPCR analysis of the CtFatB gene in leaves, roots, and developing embryos of safflower variant SU. Em-1 (early), Em-2 (medium), and Em-3 (late). ベニバナFAD6配列と高等植物において特定されたFAD6色素体Δ12デサチュラーゼとの間の系統発生関係を示す系統樹。ジャトロファクルカス(Jatropha curcas)(EU106889)、オレアユーロパエア(Olea europaea)(AY733075)、ポプラトリコカルパ(Populus trichocarpa)(EF147523)、アラビドプシスサリアナ(Arabidopsis thaliana)(AY079039)、デスキュリアナソフィア(Descuriana sophia)(EF524189)、グリシンマックス(AK243928)、ブラシカナプス(Brassica napus)(L29214)、ポルチュラカオレラセア(Portulaca oleracea)(EU376530)、アラキスヒポゲア(Arachis hypogaea)(FJ768730)、ギンコビロバ(Ginkgo biloba)(HQ694563)。Phylogenetic tree showing the phylogenetic relationship between the safflower FAD6 sequence and the FAD6 plastid Δ12 desaturase identified in higher plants. Jatropha curcas (EU1068889), Olea europaea (AY733075), Populus trichocarpa (EF147523), Arabidopsis aurida 39 sophia) (EF524189), glycine max (AK243928), brassica napus (L29214), portulaca oleracea (EU376530), arachis hippoge (Aracis hapiroco) Ginkgo biloba) (HQ694456). 単一種子のLC−MS分析によるS317対S317+603.9のジアシルグリセロール(DAG)組成(モル%)。S317 vs. S317 + 603.9 diacylglycerol (DAG) composition (mol%) by LC-MS analysis of a single seed. 単一種子のLC−MS分析によるS317対S317+603.9のトリアシルグリセロール(TAG)組成(モル%)。Triacylglycerol (TAG) composition (mol%) of S317 vs. S317 + 603.9 by LC-MS analysis of a single seed. 2011/2012年のオーストラリアの夏におけるNarrabriでの野外条件下でのベニバナ変種のオレイン酸含量。Oleic acid content of safflower varieties under field conditions at Narrabri in Australian summer 2011/2012. (A)環状側鎖の番号付けを有する塩基性植物ステロール構造。(B)一部の植物ステロールの化学構造。(A) Basic plant sterol structure with cyclic side chain numbering. (B) Chemical structure of some plant sterols.

配列表の説明
配列番号1−ベニバナFAD2−1をコードするcDNA。
配列番号2−ベニバナFAD2−2をコードするcDNA。
配列番号3−ベニバナFAD2−3をコードするcDNA。
配列番号4−ベニバナFAD2−4をコードするcDNA。
配列番号5−ベニバナFAD2−5をコードするcDNA。
配列番号6−ベニバナFAD2−6をコードするcDNA。
配列番号7−ベニバナFAD2−7をコードするcDNA。
配列番号8−ベニバナFAD2−8をコードするcDNA。
配列番号9−ベニバナFAD2−9をコードするcDNA。
配列番号10−ベニバナFAD2−10をコードするcDNA。
配列番号11−ベニバナFAD2−11をコードするcDNA。
配列番号12−ベニバナFAD2−1をコードするオープンリーディングフレーム。
配列番号13−ベニバナFAD2−2をコードするオープンリーディングフレーム。
配列番号14−ベニバナFAD2−3をコードするオープンリーディングフレーム。
配列番号15−ベニバナFAD2−4をコードするオープンリーディングフレーム。
配列番号16−ベニバナFAD2−5をコードするオープンリーディングフレーム。
配列番号17−ベニバナFAD2−6をコードするオープンリーディングフレーム。
配列番号18−ベニバナFAD2−7をコードするオープンリーディングフレーム。
配列番号19−ベニバナFAD2−8をコードするオープンリーディングフレーム。
配列番号20−ベニバナFAD2−9をコードするオープンリーディングフレーム。
配列番号21−ベニバナFAD2−10をコードするオープンリーディングフレーム。
配列番号22−ベニバナFAD2−11をコードするオープンリーディングフレーム。
配列番号23−ベニバナFAD2−1遺伝子のイントロン配列。
配列番号24−ベニバナFAD2−2遺伝子のイントロン配列。
配列番号25−ベニバナFAD2−10遺伝子のイントロン配列。
配列番号26−切断型ベニバナFAD2−1(HO突然変異体)をコードするcDNA。
配列番号27−ベニバナFAD2−1。
配列番号28−ベニバナFAD2−2。
配列番号29−ベニバナFAD2−3。
配列番号30−ベニバナFAD2−4。
配列番号31−ベニバナFAD2−5。
配列番号32−ベニバナFAD2−6。
配列番号33−ベニバナFAD2−7。
配列番号34−ベニバナFAD2−8。
配列番号35−ベニバナFAD2−9。
配列番号36−ベニバナFAD2−10。
配列番号37−ベニバナFAD2−11。
配列番号38−切断型ベニバナFAD2−1(HO突然変異体)。
配列番号39−ベニバナFATB−1のcDNA。
配列番号40−ベニバナFATB−2をコードするcDNA。
配列番号41−ベニバナFATB−3をコードするcDNA。
配列番号42−ベニバナFATB−2をコードするオープンリーディングフレーム。
配列番号43−ベニバナFATB−3をコードするオープンリーディングフレーム。
配列番号44−ベニバナFATB−2。
配列番号45−ベニバナFATB−3。
配列番号46−ベニバナFAD6をコードするcDNA。
配列番号47−ベニバナFAD6をコードするオープンリーディングフレーム。
配列番号48−ベニバナFAD6。
配列番号49−RNAサイレンシングの構築体に使用されるCtFAD2−2配列。
配列番号50−RNAサイレンシングの構築体に使用されるCtFATB−3配列。
配列番号51−RNAサイレンシングの構築体に使用されるCtFAD6配列。
配列番号52−アラビドプシスサリアナ(Arabidopsis thaliana)オレオシンプロモーター。
配列番号53−亜麻リシンプロモーター。
配列番号54−ノパシンターゼ(Nos)ポリアデニル化信号。
配列番号55−オクトピンシンターゼ(Ocs)ポリアデニル化信号。
配列番号56−ol対立遺伝子の領域に対応する野生型CtFAD2−1配列。
配列番号57−フレームシフト(S−317、CW99−OL、およびLeSaf496と同じ)を有するOl対立遺伝子のCtFAD2−1配列。
配列番号58〜158−オリゴヌクレオチドプライマー。
配列番号159〜169−Ct FAD2酵素のモチーフ。
配列番号170−野生型ベニバナ変型SU CtFAD2−1 5’UTRイントロン。
配列番号171−高オレイン酸ベニバナ変型S−317 CtFAD2−1 5’UTRイントロン。
Description of Sequence Listing SEQ ID NO: 1-cDNA encoding safflower FAD2-1.
SEQ ID NO: 2- cDNA encoding safflower FAD2-2.
SEQ ID NO: 3- cDNA encoding safflower FAD2-3.
SEQ ID NO: 4- cDNA encoding safflower FAD2-4.
SEQ ID NO: 5- cDNA encoding safflower FAD2-5.
SEQ ID NO: 6- cDNA encoding safflower FAD2-6.
SEQ ID NO: 7-cDNA encoding safflower FAD2-7.
SEQ ID NO: 8-cDNA encoding safflower FAD2-8.
SEQ ID NO: 9-cDNA encoding safflower FAD2-9.
SEQ ID NO: 10-cDNA encoding safflower FAD2-10.
SEQ ID NO: 11—cDNA encoding safflower FAD2-11.
SEQ ID NO: 12—Open reading frame encoding safflower FAD2-1.
SEQ ID NO: 13—Open reading frame encoding safflower FAD2-2.
SEQ ID NO: 14—Open reading frame encoding safflower FAD2-3.
SEQ ID NO: 15—Open reading frame encoding safflower FAD2-4.
SEQ ID NO: 16—Open reading frame encoding safflower FAD2-5.
SEQ ID NO: 17—Open reading frame encoding safflower FAD2-6.
SEQ ID NO: 18—Open reading frame encoding safflower FAD2-7.
SEQ ID NO: 19—Open reading frame encoding safflower FAD2-8.
SEQ ID NO: 20—Open reading frame encoding safflower FAD2-9.
SEQ ID NO: 21—Open reading frame encoding safflower FAD2-10.
SEQ ID NO: 22—Open reading frame encoding safflower FAD2-11.
SEQ ID NO: 23—Intron sequence of safflower FAD2-1 gene.
SEQ ID NO: 24—Intron sequence of safflower FAD2-2 gene.
SEQ ID NO: 25—Intron sequence of safflower FAD2-10 gene.
SEQ ID NO: 26—cDNA encoding truncated safflower FAD2-1 (HO mutant).
SEQ ID NO: 27-Safflower FAD2-1.
SEQ ID NO: 28-Safflower FAD2-2.
SEQ ID NO: 29-Safflower FAD2-3.
SEQ ID NO: 30-Safflower FAD2-4.
SEQ ID NO: 31-Safflower FAD2-5.
SEQ ID NO: 32-Safflower FAD2-6.
SEQ ID NO: 33-Safflower FAD2-7.
SEQ ID NO: 34-Safflower FAD2-8.
SEQ ID NO: 35-Safflower FAD2-9.
SEQ ID NO: 36-Safflower FAD2-10.
SEQ ID NO: 37-Safflower FAD2-11.
SEQ ID NO: 38-cleaved safflower FAD2-1 (HO mutant).
SEQ ID NO: 39-cDNA for safflower FATB-1.
SEQ ID NO: 40-cDNA encoding safflower FATB-2.
SEQ ID NO: 41-cDNA encoding safflower FATB-3.
SEQ ID NO: 42—Open reading frame encoding safflower FATB-2.
SEQ ID NO: 43—Open reading frame encoding safflower FATB-3.
SEQ ID NO: 44-Safflower FATB-2.
SEQ ID NO: 45-Safflower FATB-3.
SEQ ID NO: 46—cDNA encoding safflower FAD6.
SEQ ID NO: 47—Open reading frame encoding safflower FAD6.
SEQ ID NO: 48—Safflower FAD6.
SEQ ID NO: 49—CtFAD2-2 sequence used in RNA silencing constructs.
SEQ ID NO: 50—CtFATB-3 sequence used in RNA silencing constructs.
SEQ ID NO: 51—CtFAD6 sequence used in RNA silencing constructs.
SEQ ID NO: 52—Arabidopsis thaliana oleosin promoter.
SEQ ID NO: 53-Flax lysine promoter.
SEQ ID NO: 54—Nopasynthase (Nos) polyadenylation signal.
SEQ ID NO: 55-Octopine synthase (Ocs) polyadenylation signal.
SEQ ID NO: 56- wild type CtFAD2-1 sequence corresponding to the region of the allele.
SEQ ID NO: 57—CtFAD2-1 sequence of the Ol allele with frameshift (same as S-317, CW99-OL, and LeSaf496).
SEQ ID NOs: 58-158—oligonucleotide primers.
SEQ ID NO: 159-169-Ct FAD2 enzyme motif.
SEQ ID NO: 170—wild type safflower variant SU CtFAD2-1 5′UTR intron.
SEQ ID NO: 171—High oleic safflower variant S-317 CtFAD2-1 5′UTR intron.

一般的手法および定義
特に具体的に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術および科学用語は、当業者(例えば、細胞培養、分子遺伝子学、免疫学、免疫組織化学、タンパク質化学、および生化学における)によって一般的に理解されているのと同じ意味を有すると解釈されるものとする。
General Techniques and Definitions Unless otherwise specifically defined, all technical and scientific terms used herein are those of ordinary skill in the art (e.g., cell culture, molecular genetics, immunology, immunohistochemistry, protein chemistry, And in biochemistry) shall be interpreted to have the same meaning as commonly understood.

特に指示されない限り、本発明において用いられる組み換えタンパク質、細胞培養、および免疫学的手法は、当業者によく知られている標準的な手順である。そのような手法は、例えば、J.Perbal,A Practical Guide to Molecular Cloning,John Wiley and Sons(1984)、J.Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbour Laboratory Press(1989)、T.A.Brown(editor),Essential Molecular Biology:A Practical Approach,Volumes 1 and 2,IRL Press(1991)、D.M.Glover and B.D.Hames(editors),DNA Cloning:A Practical Approach,Volumes 1−4,IRL Press(1995 および 1996)、およびF.M.Ausubel et al.(editors),Current Protocols in Molecular Biology,Greene Pub.Associates and Wiley−Interscience(1988、現在までのすべての最新版を含む),Ed Harlow and David Lane(editors) Antibodies:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbour Laboratory,(1988)、およびJ.E.Coligan et al.(editors) Current Protocols in Immunology,John Wiley & Sons(現在までのすべての最新版を含む)等の出典文献全体を通じて記述され、説明されている。   Unless otherwise indicated, the recombinant proteins, cell cultures, and immunological techniques used in the present invention are standard procedures well known to those skilled in the art. Such a technique is described, for example, in J. Org. Perbal, A Practical Guide to Molecular Cloning, John Wiley and Sons (1984), J. Am. Sambrook et al. , Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989), T .; A. Brown (editor), Essential Molecular Biology: A Practical Approach, Volumes 1 and 2, IRL Press (1991), D.C. M.M. Glover and B.M. D. Hames (editors), DNA Cloning: A Practical Approach, Volumes 1-4, IRL Press (1995 and 1996); M.M. Ausubel et al. (Editors), Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates and Wiley-Interscience (1988, including all current editions to date), Ed Harlow and David Lane (editors) Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring L, Cold Spring L. E. Coligan et al. (Editors) are described and explained throughout the source literature, including Current Protocols in Immunology, John Wiley & Sons (including all current versions to date).

「および/または」、例えば、「Xおよび/またはY」という用語は、「XおよびY」または「XまたはY」のいずれかを意味すると解釈され、両方の意味またはいずれかの意味への明示的な支持を提供すると解釈されるものとする。   The term “and / or”, for example, “X and / or Y” is taken to mean either “X and Y” or “X or Y” and is explicit to both meanings or to either meaning. Shall be construed as providing general support.

本明細書で使用される、約という用語は、反対の定めのない限り、指定値の+/−10%、より好ましくは+/−5%、より好ましくは+/−4%、より好ましくは+/−3%、より好ましくは+/−2%、より好ましくは+/−1.5%、より好ましくは+/−1%、なおより好ましくは+/−0.5%を指す。   As used herein, the term “about”, unless stated to the contrary, +/− 10% of the specified value, more preferably +/− 5%, more preferably +/− 4%, more preferably +/− 3%, more preferably +/− 2%, more preferably +/− 1.5%, more preferably +/− 1%, even more preferably +/− 0.5%.

本明細書全体を通じて、「含む(comprise)」という用語、または「含む(comprises)」もしくは「含むこと」等の変形例は、記述される要素、完全体、もしくはステップ、または要素、完全体、もしくはステップの群の包含を示唆するが、任意の他の要素、整数、もしくはステップ、または要素、完全体、もしくはステップの群の排除を示唆しないことが理解されよう。   Throughout this specification, the term “comprise”, or variations such as “comprises” or “including,” includes elements, completeness, or steps, or elements, completeness, Alternatively, it will be understood that the inclusion of a group of steps is implied but does not imply the exclusion of any other element, integer, or step, or element, whole or group of steps.

本明細書で使用される、「抽出された脂質」という用語は、少なくとも60%(w/w)の脂質を含み、トランスジェニック生物またはその一部から、例えば、粉砕することによって抽出された脂質組成物を指す。さらに、本明細書で使用される、「抽出油」という用語は、少なくとも60%(w/w)の油を含み、トランスジェニック生物またはその一部から抽出された油組成物を指す。   As used herein, the term “extracted lipid” includes at least 60% (w / w) lipid and is extracted from a transgenic organism or a portion thereof, eg, by grinding. Refers to the composition. Further, as used herein, the term “extracted oil” refers to an oil composition comprising at least 60% (w / w) oil and extracted from a transgenic organism or a portion thereof.

本明細書で使用される、「精製された」という用語は、本発明の脂質または油に関連して使用される場合、一般に、その抽出された脂質または油が脂質/油の成分の純度を高める1つ以上の加工ステップに供されていることを意味する。例えば、精製ステップは、抽出油を脱ガム、脱臭、脱色、乾燥、および/または分留することからなる群のうちの1つ以上またはすべてを含み得る。しかしながら、本明細書で使用される、「精製された」という用語は、全脂肪酸含量のパーセンテージとしてオレイン酸含量を増加させるために、本発明の脂質または油の脂肪酸組成を変化させるエステル交換プロセスまたは他のプロセスを含まない。言い換えれば、精製された脂質または油の脂肪酸組成は、精製されていない脂質または油の脂肪酸組成と本質的に同じである。抽出された脂質または油の脂肪酸組成、例えば、オレイン酸、リノール酸、およびパルミチン酸含量は、それが得られる植物種子における脂質または油の脂肪酸組成と本質的に同じである。この文脈において、「本質的に同じ」は、+/−1%、または好ましくは+/−0.5%を意味する。   As used herein, the term “purified” when used in connection with the lipids or oils of the present invention generally determines the purity of the lipid / oil component of the extracted lipids or oils. It means that it has been subjected to one or more processing steps to be enhanced. For example, the refining step can include one or more or all of the group consisting of degumming, deodorizing, decolorizing, drying, and / or fractionating the extracted oil. However, as used herein, the term “purified” refers to a transesterification process that alters the fatty acid composition of a lipid or oil of the present invention to increase the oleic acid content as a percentage of the total fatty acid content. Does not include other processes. In other words, the fatty acid composition of the refined lipid or oil is essentially the same as the fatty acid composition of the unrefined lipid or oil. The fatty acid composition, eg oleic acid, linoleic acid, and palmitic acid content of the extracted lipid or oil is essentially the same as the fatty acid composition of the lipid or oil in the plant seed from which it is obtained. In this context, “essentially the same” means +/− 1%, or preferably +/− 0.5%.

本明細書で使用される「オレイン酸不飽和率」または「ODP」という用語は、脂質の脂肪酸組成のパーセンテージとして表されるリノール酸およびα−リノレン酸の相対量を、それぞれパーセンテージとして表されるオレイン酸、リノール酸、およびα−リノレン酸の相対量の合計で割ることを含む計算を指す。式は、
ODP=(リノール酸(%)+α−リノレン酸(%))/(オレイン酸(%)+リノール酸(%)+α−リノレン酸(%))である。
例えば、実施例15のTG603.12(5)は、2.15%の全リノール酸およびα−リノレン酸含量、93.88%のリノール酸、α−リノレン酸 オレイン酸含量を有し、ODPを0.0229とする。
As used herein, the term “oleic acid unsaturation” or “ODP” is expressed as a percentage of the relative amounts of linoleic acid and α-linolenic acid, expressed as a percentage of the fatty acid composition of the lipid, respectively. Refers to a calculation that includes dividing by the sum of the relative amounts of oleic acid, linoleic acid, and α-linolenic acid. ceremony,
ODP = (linoleic acid (%) + α-linolenic acid (%)) / (oleic acid (%) + linoleic acid (%) + α-linolenic acid (%)).
For example, TG 603.12 (5) of Example 15 has 2.15% total linoleic acid and α-linolenic acid content, 93.88% linoleic acid, α-linolenic acid oleic acid content, and ODP 0.0229.

本明細書で使用される、「パルミチン酸−リノール酸−オレイン酸値」または「PLO」という用語は、脂質の脂肪酸組成のパーセンテージとして表されるリノール酸およびパルミチン酸の相対量を、パーセンテージとして表されるオレイン酸の相対量で割ることを含む計算を指す。式は、
PLO=(パルミチン酸(%)+リノール酸(%))/オレイン酸(%)である。
例えば、実施例15のTG603.12(5)は、4.71%の全リノール酸およびパルミチン酸含量ならびに91.73%のオレイン酸含量を有し、PLOを0.0513とする。
As used herein, the term “palmitic acid-linoleic acid-oleic acid value” or “PLO” refers to the relative amount of linoleic acid and palmitic acid expressed as a percentage of the fatty acid composition of the lipid as a percentage. Refers to a calculation that involves dividing by the relative amount of oleic acid that is made. ceremony,
PLO = (palmitic acid (%) + linoleic acid (%)) / oleic acid (%).
For example, TG603.12 (5) of Example 15 has a total linoleic and palmitic acid content of 4.71% and an oleic acid content of 91.73%, with a PLO of 0.0513.

本明細書で使用される、「オレイン酸一価不飽和率」または「OMP」という用語は、脂質の脂肪酸組成のパーセンテージとして表される非オレイン酸一価不飽和脂肪酸の相対量を、パーセンテージとして表されるオレイン酸の相対量で割ることを含む計算を指す。式は、
OMP=(一価不飽和脂肪酸(%)−オレイン酸(%))/オレイン酸(%)
例えば、実施例15のTG603.12(5)は、1.13%のオレイン酸(0.84% C18:1Δ11+0.29% C20:1)を除いた全一価不飽和脂肪酸含量および91.73%のオレイン酸含量を有し、OMPを0.0123とする。
As used herein, the term “oleic acid monounsaturation” or “OMP” refers to the relative amount of non-oleic monounsaturated fatty acids expressed as a percentage of the fatty acid composition of the lipids as a percentage. Refers to calculations involving dividing by the relative amount of oleic acid represented. ceremony,
OMP = (monounsaturated fatty acid (%)-oleic acid (%)) / oleic acid (%)
For example, TG603.12 (5) of Example 15 has a total monounsaturated fatty acid content of 91.73 excluding 1.13% oleic acid (0.84% C18: 1Δ11 + 0.29% C20: 1). % Oleic acid content with an OMP of 0.0123.

「対応する」という用語は、本発明の細胞、または植物もしくはその一部(種子)と同じまたは同様の遺伝子背景を有するが、本明細書で記載されるように修飾されないもの(例えば、本発明の外因性ポリヌクレオチドを欠失している細胞、または植物もしくはその一部)を有さない、細胞、または植物もしくはその一部(種子等)を指す。対応する細胞、または植物もしくはその一部(種子)は、例えば、本明細書で記載されるように修飾された細胞、または植物もしくはその一部(種子)により生成されたオレイン酸の量、FAD2活性、FATB活性、またはFAD6活性、のうちの1つ以上を比較するための対照として使用することができる。当業者は、そのような比較のための適切な「対応する」細胞、植物、またはその一部(種子)を容易に決定することができる。   The term “corresponding” has the same or similar genetic background as the cell of the invention, or a plant or part thereof (seed), but is not modified as described herein (eg, the invention Cells or plants or parts thereof (such as seeds) that do not have cells or plants or parts thereof that lack the exogenous polynucleotide. Corresponding cells, or plants or parts thereof (seed), for example, the amount of oleic acid produced by cells or plants or parts thereof (seed) modified as described herein, FAD2 It can be used as a control to compare one or more of activity, FATB activity, or FAD6 activity. One skilled in the art can readily determine an appropriate “corresponding” cell, plant, or part thereof (seed) for such comparison.

本明細書で使用される、「種子油」という用語は、少なくとも60%(w/w)の脂質を含む植物の種子から得られる、または種子油が依然として種子中に存在する場合、種子から得ることが可能である組成物を指す。つまり、本発明から成る、または本発明を使用して得られた種子油は、特に「抽出された種子油」または同様の用語と称されない限り、種子またはその一部、例えば、子葉または胚中に存在する種子油を含み、この場合、それは種子から抽出されている油である。種子油は、好ましくは、抽出された種子油である。種子油は、典型的には、室温で液体である。好ましくは、種子油中の全脂肪酸(TFA)含量は、70%超のC18脂肪酸、好ましくは90%超のオレイン酸(C18:1Δ9)である。脂肪酸は、典型的には、例えば、TAG、DAG、アシル−CoA、またはリン脂質等のエステル化された形態である。特に明記しない限り、脂肪酸は、遊離脂肪酸および/またはエステル化した形態であり得る。一実施形態において、本発明の種子油中の脂肪酸の少なくとも50%、より好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも91%、より好ましくは少なくとも92%、より好ましくは少なくとも93%、より好ましくは少なくとも94%、より好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも96%、より好ましくは少なくとも97%、より好ましくは少なくとも98%、より好ましくは少なくとも99%は、TAGとして見出され得る。一実施形態において、本発明の種子油は、種子または粗抽出物中でそれが結合している1つ以上の他の脂質、核酸、ポリペプチド、または他の汚染分子から分離された、「実質的に精製された」または「精製された」油である。実質的に精製された種子油は、種子または抽出物中でそれに伴う他の成分を少なくとも60%含まない、より好ましくは少なくとも75%含まない、より好ましくは少なくとも90%含まないことが好ましい。本発明の種子油は、ステロール等であるが、これに限定されない、非脂肪酸分子をさらに含み得る(実施例17を参照されたい)。一実施形態において、種子油は、ベニバナ油(カルタムスチンクトリウス(Carthamus tinctorius))、ヒマワリ油(ヘリアンサスアナス(Helianthus annus))、綿実油(ゴシッピウムヒルスツム(Gossypium hirsutum))、ヒマシ油(リシヌスコミュニス(Ricinus communis))、ナタネ油(ブラシカナプス(Brassica napus)、ブラシカラパ(Brassica rapa)亜種)、カラシ油(ブラシカユンセア(Brassica juncea))、他のブラシカ(Brassica)油(例えば、ブラシカナポブラシカ(Brassica napobrassica)、ブラシカカメリナ(Brassica camelina))、アマニ油(リナムウシタテイシマム(Linum usitatissimum))、大豆油(グリシンマックス(Glycine max))、コーン油(ゼアマイス(Zea mays))、タバコ油(ニコチアナタバカム(Nicotiana tabacum))、ピーナッツ油(アラキスヒポゲア(Arachis hypogaea))、ヤシ油(エラエイスギネエンシス(Elaeis guineensis))、ココナッツ油(ココスヌシフェラ(Cocos nucifera))、アボカド油(ペルセアアメリカナ(Persea americana))、オリーブ油(オレアユーロパエア(Olea europaea))、カシュー油(アナカルデイウムオクシデンタレ(Anacardium occidentale))、マカデミア油(マカダミアインテルグリフォリア(Macadamia intergrifolia))、アーモンド油(プルヌスアミグダルス(Prunus amygdalus))、オート麦種子油(アベナサティバ(Avena sativa))、米油(オリザサティバ(Oryza sativa)もしくはオリザグラベリマ(Oryza glaberrima))、カメリナ油(カメリナサティバ(Camelina sativa))、ハマナ油(クラムベアビッシニカ(Crambe abyssinica))、またはアラビドプシス(Arabidopsis)種子油(アラビドプシスサリアナ(Arabidopsis thaliana))である。種子油は、当技術分野で知られている任意の方法によって種子から抽出され得る。これは、概して、種子の最初の粉砕または圧延に関連して、典型的には、非極性溶媒、例えば、ヘキサン、ジエチルエーテル、石油エーテル、クロロホルム/メタノールまたはブタノール混合物による抽出を含む。穀物中のデンプンに伴う脂質は、水−飽和ブタノールにより抽出され得る。種子油は、多糖および/またはリン脂質を除去するために当技術分野で知られている方法によって「脱ガム化」され得るか、あるいは、汚染物質を除去するか、または純度、安定性、もしくは色を改善するために他の方法で処理され得る。種子油中のTAGおよび他のエステルは、遊離脂肪酸を放出するために、例えば、酸もしくはアルカリ処理によって、またはリパーゼ作用によって加水分解され得るか、あるいは、種子油は、水素化され得るか、または当技術分野で知られているように、化学的または酵素的に処理され得る。しかしながら、一旦種子油が処理されると、もはやTAGを含まず、本明細書に称されるような種子油とはもはや見なされない。   As used herein, the term “seed oil” is obtained from the seed of a plant that contains at least 60% (w / w) lipid, or from the seed if the seed oil is still present in the seed. Refers to a composition that is possible. That is, seed oils consisting of or obtained using the present invention, unless specifically referred to as “extracted seed oil” or similar terminology, in seeds or parts thereof such as cotyledons or embryos In this case, it is the oil that has been extracted from the seed. The seed oil is preferably extracted seed oil. Seed oil is typically a liquid at room temperature. Preferably, the total fatty acid (TFA) content in the seed oil is greater than 70% C18 fatty acid, preferably greater than 90% oleic acid (C18: 1Δ9). The fatty acid is typically in an esterified form such as, for example, TAG, DAG, acyl-CoA, or phospholipid. Unless otherwise specified, fatty acids may be free fatty acids and / or esterified forms. In one embodiment, at least 50% of the fatty acids in the seed oil of the present invention, more preferably at least 70%, more preferably at least 80%, more preferably at least 90%, more preferably at least 91%, more preferably at least 92%, more preferably at least 93%, more preferably at least 94%, more preferably at least 95%, more preferably at least 96%, more preferably at least 97%, more preferably at least 98%, more preferably at least 99 % Can be found as TAG. In one embodiment, the seed oil of the invention is separated from one or more other lipids, nucleic acids, polypeptides, or other contaminating molecules to which it is bound in the seed or crude extract. Refined "or" refined "oil. It is preferred that the substantially refined seed oil is at least 60% free, more preferably at least 75% free, more preferably at least 90% free of other components associated therewith in the seed or extract. The seed oil of the present invention may further comprise non-fatty acid molecules, such as but not limited to sterols (see Example 17). In one embodiment, the seed oil is safflower oil (Carthamus tinctorius), sunflower oil (Helianthus annus), cottonseed oil (Gossypium hirsutum oil), Ricinus communis), rapeseed oil (Brassica napus), Brassica rapa subspecies, mustard oil (Brassica juncea), other Brassica cannabis oils (for example, Brassica cannabis) Poplarka (Brassica napobrassica), Brassica camelina (Brassica camelina)), Amama Oil (Linum usitatissimum), soybean oil (Glycine max), corn oil (Zea mays), tobacco oil (Nicotiana tabacum), peanut oil (Arakishypogea) Arachis hypogaea), coconut oil (Elaeis guineensis), coconut oil (Cocos nucifera), avocado oil (Persea americana) Europa oil, olea oil europaea)), cashew oil (Anacardium occidentale) ), Macadamia oil (Macadamia interglifolia), almond oil (Prunus amygdalus), oat seed oil (Avena sativa), rice a Or Oriza graberima), camelina oil (Camelina sativa), hamana oil (Crambe abyssinica), or Arabidopsis apsia seed oil (Arabidopsis apsid) is there. Seed oil can be extracted from the seed by any method known in the art. This generally involves extraction with a non-polar solvent such as hexane, diethyl ether, petroleum ether, chloroform / methanol or butanol mixtures, typically in connection with the initial grinding or rolling of the seed. Lipids associated with starch in cereals can be extracted with water-saturated butanol. Seed oil can be “degummed” by methods known in the art to remove polysaccharides and / or phospholipids, or it can be free of contaminants, purity, stability, or It can be processed in other ways to improve color. TAG and other esters in seed oil can be hydrolyzed to release free fatty acids, for example, by acid or alkali treatment, or by lipase action, or seed oil can be hydrogenated, or It can be treated chemically or enzymatically as is known in the art. However, once the seed oil has been treated, it no longer contains TAG and is no longer considered a seed oil as referred to herein.

精製されたおよび/または抽出された脂質または油中の遊離およびエステル化されたステロール(例えば、シトステロール、カンペステロール、スチグマステロール、ブラシカステロール、Δ5−アベナステロール、シトスタノール、カンペスタノール、およびコレステロール)濃度は、Phillips et al.(2002)に記載される、および/または実施例17に提供されるようであり得る。植物油中のステロールは、遊離アルコール、脂肪酸エステル(エステル化されたステロール)、ステロールのグリコシドおよびアシル化されたグリコシドとして存在する。天然の植物油(種子油)中のステロール濃度は、最大約1100mg/100gの範囲に及ぶ。水素化ヤシ油は、約60mg/100gで天然の植物油の最低濃度のうちの1つを有する。本発明の回収されたまたは抽出された種子油は、好ましくは約100〜約1000mgの全ステロール/100g(油)を有する。食物または食餌用として、ステロールは、主に、グリコシル化形態よりもむしろ、遊離またはエステル化形態として存在する。本発明の種子油において、好ましくは、油中のステロールの少なくとも50%は、エステル化されたステロールの約25%を有する大豆種子油を除き、エステル化されたステロールとして存在する。本発明のベニバナ種子油は、好ましくは、約150〜約400mgの全ステロール/100g、典型的には、約300mgの全ステロール/100gの種子油を有し、主なステロールにシトステロールを有する。本発明のナタネ種子油および菜種油は、好ましくは、約500〜約800mgの全ステロール/100gを有し、主なステロールにシトステロール、次に最も豊富なカンペステロールを有する。本発明のコーン種子油は、好ましくは、約600〜約800mgの全ステロール/100gを有し、主なステロールにシトステロールを有する。本発明の大豆種子油は、好ましくは、約150〜約350mgの全ステロール/100gを有し、主なステロールにシトステロール、次に最も豊富なスチグマステロールを有し、エステル化されたステロールよりもさらに遊離ステロールを有する。本発明の綿実油は、好ましくは、約200〜約350mgの全ステロール/100gを有し、主なステロールにシトステロールを有する。本発明のココナッツ油およびヤシ油は、好ましくは、約50〜約100mgの全ステロール/100gを有し、主なステロールにシトステロールを有する。本発明のピーナッツ種子油は、好ましくは、約100〜約200mgの全ステロール/100gを有し、主なステロールにシトステロールを有する。本発明のゴマ種子油は、好ましくは、約400〜約600mgの全ステロール/100gを有し、主なステロールにシトステロールを有する。本発明のヒマワリ種子油は、好ましくは、約200〜約400mgの全ステロール/100gを有し、主なステロールにシトステロールを有する。   Free and esterified sterols in purified and / or extracted lipids or oils (eg, sitosterol, campesterol, stigmasterol, brassicasterol, Δ5-avenasterol, sitostanol, campestanol, and cholesterol) Concentrations were measured in Phillips et al. (2002) and / or provided in Example 17. Sterols in vegetable oils exist as free alcohols, fatty acid esters (esterified sterols), sterol glycosides and acylated glycosides. The sterol concentration in natural vegetable oil (seed oil) ranges up to about 1100 mg / 100 g. Hydrogenated coconut oil has one of the lowest natural vegetable oil concentrations at about 60 mg / 100 g. The recovered or extracted seed oil of the present invention preferably has from about 100 to about 1000 mg total sterol / 100 g (oil). For food or diet, sterols exist primarily as free or esterified forms rather than glycosylated forms. In the seed oil of the present invention, preferably at least 50% of the sterols in the oil are present as esterified sterols, except for soybean seed oil which has about 25% of the esterified sterols. The safflower seed oil of the present invention preferably has from about 150 to about 400 mg total sterol / 100 g, typically about 300 mg total sterol / 100 g seed oil, with the main sterol having sitosterol. Rapeseed seed oil and rapeseed oil of the present invention preferably have from about 500 to about 800 mg total sterol / 100 g, with the main sterol having sitosterol and then the most abundant campesterol. The corn seed oil of the present invention preferably has from about 600 to about 800 mg total sterol / 100 g, with the main sterol having sitosterol. The soybean seed oil of the present invention preferably has about 150 to about 350 mg of total sterol / 100 g, with the main sterol having sitosterol and then the most abundant stigmasterol, more than the esterified sterol. It also has free sterols. The cottonseed oil of the present invention preferably has from about 200 to about 350 mg total sterol / 100 g, with the main sterol having sitosterol. The coconut oil and coconut oil of the present invention preferably has from about 50 to about 100 mg total sterol / 100 g, with the main sterol having sitosterol. The peanut seed oil of the present invention preferably has from about 100 to about 200 mg total sterol / 100 g, with the main sterol having sitosterol. The sesame seed oil of the present invention preferably has from about 400 to about 600 mg total sterol / 100 g, with the main sterol having sitosterol. The sunflower seed oil of the present invention preferably has from about 200 to about 400 mg total sterol / 100 g, with the main sterol having sitosterol.

本明細書で使用される、「脂肪酸」という用語は、飽和または不飽和のいずれかの、長さが少なくとも8個の炭素原子から成る長い脂肪族末端を有するカルボン酸を指す。典型的には、脂肪酸は、長さが少なくとも12個の炭素から成る炭素−炭素で結合した鎖を有する。ほとんどの天然の脂肪酸は、それらの生合成が2個の炭素原子を有する酢酸塩を含むため、偶数の炭素原子数を有する。脂肪酸は、遊離状態(非エステル化)またはエステル化形態、例えば、TAG、DAG、MAG、アシル−CoA(チオエステル)結合の一部、または他の共有結合形態であり得る。エステル化形態で共有結合される場合、脂肪酸は、本明細書では、「アシル」基と称される。脂肪酸は、例えば、ホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジルリノシトール、またはジホスファチジルグリセロール等のリン脂質としてエステル化され得る。飽和脂肪酸は、鎖に沿っていかなる二重結合も他の官能基も含有しない。「飽和」という用語は、(カルボン酸[−COOH]基とは別の)すべての炭素ができるだけ多くの水素を含有するという点において水素を指す。つまり、オメガ(ω)末端は、3個の水素(CH3−)を含有し、鎖の中の各炭素は2個の水素(−CH2−)を含有する。不飽和脂肪酸は、1つ以上のアルケン官能基が鎖に沿って存在し、各アルケンが鎖の単結合「−CH2−CH2−」部分を二重結合「−CH=CH−」部分(すなわち、他の炭素に二重結合した炭素)で置換することを除いて飽和脂肪酸と類似の形態である。二重結合のいずれかの側に結合する鎖中の2個の隣の炭素原子は、シス型またはトランス型立体配置において出現し得る。   As used herein, the term “fatty acid” refers to a carboxylic acid having a long aliphatic terminus consisting of at least 8 carbon atoms in length, either saturated or unsaturated. Typically, fatty acids have a carbon-carbon linked chain of at least 12 carbons in length. Most natural fatty acids have an even number of carbon atoms because their biosynthesis includes acetates with two carbon atoms. The fatty acids can be in the free (non-esterified) or esterified form, eg, TAG, DAG, MAG, part of an acyl-CoA (thioester) bond, or other covalent form. When covalently linked in esterified form, the fatty acid is referred to herein as an “acyl” group. Fatty acids can be esterified as phospholipids such as, for example, phosphatidylcholine (PC), phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, phosphatidylglycerol, phosphatidyllinositol, or diphosphatidylglycerol. Saturated fatty acids do not contain any double bonds or other functional groups along the chain. The term “saturated” refers to hydrogen in that every carbon (apart from the carboxylic acid [—COOH] group) contains as much hydrogen as possible. That is, the omega (ω) end contains 3 hydrogens (CH 3 —) and each carbon in the chain contains 2 hydrogens (—CH 2 —). Unsaturated fatty acids have one or more alkene functional groups present along the chain, and each alkene replaces a single bond “—CH 2 —CH 2 —” portion of the chain with a double bond “—CH═CH—” portion (ie, It is a form similar to a saturated fatty acid except that it is substituted with a carbon that is double-bonded to another carbon). Two adjacent carbon atoms in the chain attached to either side of the double bond can appear in a cis or trans configuration.

本明細書で使用される、「多価不飽和脂肪酸」または「PUFA」という用語は、その炭素鎖中において少なくとも12個の炭素原子と少なくとも2個のアルケン基(炭素−炭素二重結合)とを含む脂肪酸を指す。   As used herein, the term “polyunsaturated fatty acid” or “PUFA” refers to at least 12 carbon atoms and at least 2 alkene groups (carbon-carbon double bonds) in the carbon chain. Refers to fatty acids containing.

本明細書で使用される、「一価不飽和脂肪酸」という用語は、オレイン酸(C18:1Δ9)、C18:1D11、およびC20:1等のそれらのアシル鎖中において単一の二重結合を有する脂肪酸を指す。   As used herein, the term “monounsaturated fatty acid” refers to a single double bond in their acyl chains such as oleic acid (C18: 1Δ9), C18: 1D11, and C20: 1. The fatty acid which has.

「トリアシルグリセリド」または「TAG」は、グリセロールが3個の脂肪酸でエステル化されるグリセリドである。TAG合成のKennedy経路において、DAGは、上記のように形成され、次いで、第3のアシル基が、DGATの活性によってグリセロール骨格にエステル化される。TAGの形成のための代替経路は、酵素PDATおよびMGAT経路(PCT/AU2011/000794)によって触媒されるものを含む。   “Triacylglycerides” or “TAGs” are glycerides in which glycerol is esterified with three fatty acids. In the Kennedy pathway of TAG synthesis, DAG is formed as described above, and then a third acyl group is esterified to the glycerol backbone by the activity of DGAT. Alternative pathways for the formation of TAGs include those catalyzed by the enzymes PDAT and MGAT pathway (PCT / AU2011 / 000794).

「ジアシルグリセリド」または「DAG」は、グリセロールが2個の脂肪酸でエステル化されるグリセリドである。本明細書で使用される、DAGは、sn−1,3またはsn−1,2/2,3位にヒドロキシル基を含み、したがって、DAGは、PAまたはPC等のリン酸化分子を含まない。したがって、DAGは、細胞中の中性脂質の成分である。DAG合成のKennedy経路において、前駆体sn−グリセロール−3−リン酸塩(G−3−P)は、それぞれが脂肪酸コエンザイムAエステルに由来する2個のアシル基にエステル化され、第1の反応において、sn−1位でグリセロール−3−リン酸アシルトランスフェラーゼ(GPAT)によって触媒され、LysoPAを形成し、続いて、sn−2位でリゾホスファチジン酸アシルトランスフェラーゼ(LPAAT)によって触媒される第2のアシル化によって、ホスファチジン酸(PA)を形成する。次いで、この中間体は脱リン酸化されて、DAGを形成する。代替の同化経路において、DAGは、MGATによって触媒されて、sn−1 MAG、または好ましくはsn−2 MAGのいずれかのアシル化によって形成され得る。DAGはまた、リパーゼによるアシル基の除去によってTAGから形成され得るか、または本質的に、酵素CPT、PDCT、もしくはPLCのいずれかによるコリン頭部基の除去によってPCから形成され得る。   “Diacylglycerides” or “DAGs” are glycerides in which glycerol is esterified with two fatty acids. As used herein, DAG contains a hydroxyl group at the sn-1,3 or sn-1,2,2,3 positions, and therefore DAG does not contain phosphorylated molecules such as PA or PC. Thus, DAG is a component of neutral lipids in cells. In the Kennedy pathway of DAG synthesis, the precursor sn-glycerol-3-phosphate (G-3-P) is esterified to two acyl groups, each derived from a fatty acid coenzyme A ester, in the first reaction A second catalyzed by glycerol-3-phosphate acyltransferase (GPAT) at the sn-1 position to form LysoPA and subsequently catalyzed by lysophosphatidic acid acyltransferase (LPAAT) at the sn-2 position. Acylation forms phosphatidic acid (PA). This intermediate is then dephosphorylated to form DAG. In an alternative assimilation pathway, DAG can be formed by acylation of either sn-1 MAG, or preferably sn-2 MAG, catalyzed by MGAT. DAG can also be formed from TAG by removal of the acyl group by lipase, or essentially from PC by removal of the choline head group by any of the enzymes CPT, PDCT, or PLC.

本明細書で使用される「デサチュラーゼ」という用語は、典型的には、例えば、脂肪酸CoAエステル等のエステル化形態である脂肪酸基質のアシル基に炭素−炭素二重結合を導入することができる酵素を指す。アシル基は、ホスファチジルコリン(PC)等のリン脂質に、またはアシル担体タンパク質(ACP)に、CoAに、または好ましい実施形態において、PCにエステル化され得る。したがって、デサチュラーゼは、概して、3つの群に分類され得る。一実施形態において、デサチュラーゼは、フロントエンドデサチュラーゼである。   As used herein, the term “desaturase” is typically an enzyme that can introduce a carbon-carbon double bond into an acyl group of a fatty acid substrate, for example, an esterified form such as a fatty acid CoA ester. Point to. Acyl groups can be esterified to phospholipids such as phosphatidylcholine (PC), to acyl carrier protein (ACP), to CoA, or in preferred embodiments to PC. Thus, desaturases can generally be classified into three groups. In one embodiment, the desaturase is a front end desaturase.

本明細書で使用される「Δ12デサチュラーゼ」および「FAD2」という用語は、オレイン酸(18:1Δ9)をリノール酸(C18:2Δ9,12)に変換するデサチュラーゼ反応を行う膜結合Δ12脂肪酸デスチュラーゼ(desturase)を指す。したがって、「Δ12デサチュラーゼ活性」という用語は、オレイン酸のリノール酸への変換を指す。これらの脂肪酸は、例えば、リン脂質の一部としてのようなエステル化形態、好ましくはPCの形態であり得る。一実施形態において、本明細書に定義されるFAD2酵素は、3つのヒスチジンリッチモチーフ(Hisボックス)を含む(本発明の酵素のHisボックスの例については、表5を参照されたい)。そのようなHisリッチモチーフは、FAD2酵素において高度に保存され、生化学的触媒作用において使用される酸化二鉄複合体の形成に関与する(Shanklin et al.,1998)。 The term "Δ12 desaturase" and "FAD2" as used herein, oleic acid (18: 1 Δ9) linoleic acid (C18: 2 Δ9,12) film performs desaturase reaction to convert the binding Δ12 fatty Desuchuraze (Desturase). Thus, the term “Δ12 desaturase activity” refers to the conversion of oleic acid to linoleic acid. These fatty acids can be in esterified form, for example as part of a phospholipid, preferably in the form of PC. In one embodiment, the FAD2 enzyme as defined herein comprises three histidine rich motifs (His boxes) (see Table 5 for examples of His boxes of enzymes of the invention). Such His-rich motifs are highly conserved in the FAD2 enzyme and are involved in the formation of ferric oxide complexes used in biochemical catalysis (Shanklin et al., 1998).

本明細書で使用される「FAD2−1」および「CtFAD2−1」という用語ならびにそれらの変形は、アミノ酸配列が配列番号27として提供されるベニバナFAD2ポリペプチド、例えば、配列番号12として提供される配列を有するヌクレオチドによってコードされるポリペプチドを指す。本明細書で使用されるFAD2−1遺伝子は、そのようなポリペプチドまたはその突然変異による対立遺伝子をコードする遺伝子である。これらの用語はまた、天然の、または人工的に誘導された、または提供された配列から生成された変異体が含まれる。一実施形態において、本発明のFAD2−1は、配列番号27として提供される配列と少なくとも95%同一である、より好ましくは少なくとも99%同一であるアミノ酸配列を含む。CtFAD2−1遺伝子には、活性の低下等のデサチュラーゼ活性の改変を有するポリペプチドをコードする突然変異体による対立遺伝子、または機能性ポリペプチドをコードしない対立遺伝子(ヌル対立遺伝子)が含まれる。そのような対立遺伝子は、天然であっても、人工的な突然変異生成によって誘導されてもよい。そのような対立遺伝子の例は、本明細書に記載されるFAD2−1 ol対立遺伝子である。   As used herein, the terms “FAD2-1” and “CtFAD2-1” and variations thereof are provided as safflower FAD2 polypeptide, for example, SEQ ID NO: 12, with the amino acid sequence provided as SEQ ID NO: 27. Refers to a polypeptide encoded by a nucleotide having a sequence. As used herein, a FAD2-1 gene is a gene that encodes an allele due to such a polypeptide or a mutation thereof. These terms also include variants that are naturally or artificially derived or generated from sequences provided. In one embodiment, the FAD2-1 of the invention comprises an amino acid sequence that is at least 95% identical, more preferably at least 99% identical to the sequence provided as SEQ ID NO: 27. The CtFAD2-1 gene includes an allele by a mutant encoding a polypeptide having an alteration in desaturase activity such as a decrease in activity, or an allele that does not encode a functional polypeptide (null allele). Such alleles can be natural or induced by artificial mutagenesis. An example of such an allele is the FAD2-1ol allele described herein.

本明細書で使用される「FAD2−2」および「CtFAD2−2」という用語ならびにそれらの変形は、アミノ酸配列が配列番号28として提供されるベニバナFAD2ポリペプチド、例えば、配列番号13として提供される配列を有するヌクレオチドによってコードされるポリペプチドを指す。本明細書で使用されるFAD2−2遺伝子は、そのようなポリペプチドまたはその突然変異による対立遺伝子をコードする遺伝子である。これらの用語はまた、天然の、または人工的に誘導された、または提供された配列から生成された変異体が含まれる。一実施形態において、本発明のFAD2−2は、配列番号28として提供される配列と少なくとも95%同一である、より好ましくは少なくとも99%同一であるアミノ酸配列を含む。CtFAD2−2遺伝子には、活性の低下等の変化したデサチュラーゼ活性の改変を有するポリペプチドをコードする突然変異体による対立遺伝子、または機能性ポリペプチドをコードしない対立遺伝子(ヌル対立遺伝子)が含まれる。そのような対立遺伝子は、天然であっても、人工的な突然変異生成によって誘導されてもよい。   As used herein, the terms “FAD2-2” and “CtFAD2-2”, and variations thereof, are provided as safflower FAD2 polypeptide, for example, SEQ ID NO: 13, with the amino acid sequence provided as SEQ ID NO: 28. Refers to a polypeptide encoded by a nucleotide having a sequence. As used herein, a FAD2-2 gene is a gene that encodes an allele due to such a polypeptide or a mutation thereof. These terms also include variants that are naturally or artificially derived or generated from sequences provided. In one embodiment, the FAD2-2 of the invention comprises an amino acid sequence that is at least 95% identical, more preferably at least 99% identical to the sequence provided as SEQ ID NO: 28. CtFAD2-2 genes include alleles with mutants encoding polypeptides having altered desaturase activity alterations, such as decreased activity, or alleles that do not encode functional polypeptides (null alleles) . Such alleles can be natural or induced by artificial mutagenesis.

本明細書で使用される「FAD2−10」および「CtFAD2−10」という用語ならびにそれらの変形は、アミノ酸配列が配列番号36として提供されるベニバナFAD2ポリペプチド、例えば、配列番号21として提供される配列を有するヌクレオチドによってコードされるポリペプチドを指す。本明細書で使用されるFAD2−10遺伝子は、そのようなポリペプチドまたはその突然変異による対立遺伝子をコードする遺伝子である。これらの用語はまた、天然の、または人工的に誘導された、または提供された配列から生成された変異体が含まれる。一実施形態において、本発明のFAD2−10は、配列番号36として提供される配列と少なくとも95%同一である、より好ましくは少なくとも99%同一であるアミノ酸配列を含む。CtFAD2−10遺伝子には、活性の低下等のデサチュラーゼ活性の改変を有するポリペプチドをコードする突然変異体による対立遺伝子、または機能性ポリペプチドをコードしない対立遺伝子(ヌル対立遺伝子)が含まれる。そのような対立遺伝子は、天然であっても、人工的な突然変異生成によって誘導されてもよい。   The terms “FAD2-10” and “CtFAD2-10” as used herein, and variations thereof, are provided as safflower FAD2 polypeptide, for example, SEQ ID NO: 21, whose amino acid sequence is provided as SEQ ID NO: 36. Refers to a polypeptide encoded by a nucleotide having a sequence. As used herein, a FAD2-10 gene is a gene that encodes an allele due to such a polypeptide or a mutation thereof. These terms also include variants that are naturally or artificially derived or generated from sequences provided. In one embodiment, the FAD2-10 of the invention comprises an amino acid sequence that is at least 95% identical, more preferably at least 99% identical to the sequence provided as SEQ ID NO: 36. The CtFAD2-10 gene includes an allele by a mutant encoding a polypeptide having an alteration in desaturase activity such as a decrease in activity, or an allele that does not encode a functional polypeptide (null allele). Such alleles can be natural or induced by artificial mutagenesis.

本明細書で使用される「パルミトイル−ACPチオエステラーゼ」および「FATB」という用語は、パルミトイル−ACPを加水分解して、遊離パルミチン酸を生成するタンパク質を指す。したがって、「パルミトイル−ACPチオエステラーゼ活性」という用語は、遊離パルミチン酸を生成するためのパルミトイル−ACPの加水分解を指す。   As used herein, the terms “palmitoyl-ACP thioesterase” and “FATB” refer to proteins that hydrolyze palmitoyl-ACP to produce free palmitic acid. Thus, the term “palmitoyl-ACP thioesterase activity” refers to the hydrolysis of palmitoyl-ACP to produce free palmitic acid.

本明細書で使用される「FATB−3」および「CtFATB−3」という用語ならびにそれらの変形は、アミノ酸配列が配列番号45として提供されるベニバナFATBポリペプチド、例えば、配列番号43として提供される配列を有するヌクレオチドによってコードされるポリペプチドを指す。本明細書で使用されるFATB−3遺伝子は、そのようなポリペプチドまたはその突然変異による対立遺伝子をコードする遺伝子である。これらの用語はまた、天然の、または人工的に誘導された、または提供された配列から生成された変異体が含まれる。一実施形態において、本発明のFATB−3は、配列番号45として提供される配列と少なくとも95%同一である、より好ましくは少なくとも99%同一であるアミノ酸配列を含む。CtFATB−3遺伝子には、活性の低下等のパルミトイル−ACPチオエステラーゼ活性の改変を有するポリペプチドをコードする突然変異体による対立遺伝子、または機能性ポリペプチドをコードしない対立遺伝子(ヌル対立遺伝子)が含まれる。そのような対立遺伝子は、天然であっても、人工的な突然変異生成によって誘導されてもよい。   As used herein, the terms “FATB-3” and “CtFATB-3” and variations thereof are provided as safflower FATB polypeptide, eg, SEQ ID NO: 43, whose amino acid sequence is provided as SEQ ID NO: 45. Refers to a polypeptide encoded by a nucleotide having a sequence. As used herein, a FATB-3 gene is a gene that encodes an allele due to such a polypeptide or a mutation thereof. These terms also include variants that are naturally or artificially derived or generated from sequences provided. In one embodiment, the FATB-3 of the invention comprises an amino acid sequence that is at least 95% identical, more preferably at least 99% identical to the sequence provided as SEQ ID NO: 45. The CtFATB-3 gene includes an allele due to a mutant encoding a polypeptide having a modified palmitoyl-ACP thioesterase activity, such as decreased activity, or an allele that does not encode a functional polypeptide (null allele) included. Such alleles can be natural or induced by artificial mutagenesis.

本明細書で使用される「色素体ω6脂肪酸デサチュラーゼ」、その変形、および「FAD6」は、それぞれ、ホスファチジルグリセロール、モノガラクトシルジアシルグリセロール、ジガラクトシルジアシルグリセロール、およびスルホギノボシル(sulfoguinovosyl)ジアシルグリセロールを含むすべての16:1または18:1を含む葉緑体膜脂質において、16:1および18:1の脂肪酸を16:2および18:2に脱飽和にする葉緑体酵素を指す。   As used herein, “plastid ω6 fatty acid desaturase”, variations thereof, and “FAD6” include all phosphatidylglycerols, monogalactosyldiacylglycerols, digalactosyldiacylglycerols, and sulfoguinovosyl diacylglycerols, respectively. Refers to chloroplast enzymes that desaturate 16: 1 and 18: 1 fatty acids to 16: 2 and 18: 2 in chloroplast membrane lipids containing 16: 1 or 18: 1.

本明細書で使用される「FAD6」および「CtFAD6」という用語ならびにそれらの変形は、アミノ酸配列が配列番号48として提供されるベニバナFAD6ポリペプチド、例えば、配列番号47として提供される配列を有するヌクレオチドによってコードされるポリペプチドを指す。本明細書で使用されるFAD6遺伝子は、そのようなポリペプチドまたはその突然変異による対立遺伝子をコードする遺伝子である。これらの用語はまた、天然の、または人工的に誘導された、または提供された配列から生成された変異体が含まれる。一実施形態において、本発明のFAD6は、配列番号48として提供される配列と少なくとも95%同一である、より好ましくは少なくとも99%同一であるアミノ酸配列を含む。CtFAD6遺伝子には、活性の低下等のデサチュラーゼ活性の改変を有するポリペプチドをコードする突然変異体による対立遺伝子、または機能性ポリペプチドをコードしない対立遺伝子(ヌル対立遺伝子)が含まれる。そのような対立遺伝子は、天然であっても、人工的な突然変異生成によって誘導されてもよい。   As used herein, the terms “FAD6” and “CtFAD6” and variations thereof include a safflower FAD6 polypeptide whose amino acid sequence is provided as SEQ ID NO: 48, eg, a nucleotide having the sequence provided as SEQ ID NO: 47. Refers to the polypeptide encoded by. As used herein, a FAD6 gene is a gene that encodes an allele due to such a polypeptide or a mutation thereof. These terms also include variants that are naturally or artificially derived or generated from sequences provided. In one embodiment, the FAD6 of the invention comprises an amino acid sequence that is at least 95% identical, more preferably at least 99% identical to the sequence provided as SEQ ID NO: 48. The CtFAD6 gene includes an allele by a mutant encoding a polypeptide having a modification of desaturase activity such as a decrease in activity, or an allele that does not encode a functional polypeptide (null allele). Such alleles can be natural or induced by artificial mutagenesis.

本明細書で使用される「アセチレナーゼ」または「脂肪酸アセチレナーゼ」という用語は、三重結合を脂肪酸に導入して、アセチレン型脂肪酸の生成をもたらす酵素を指す。   As used herein, the term “acetylenase” or “fatty acid acetylenase” refers to an enzyme that introduces a triple bond into a fatty acid, resulting in the production of an acetylenic fatty acid.

「Ct」という用語は、本明細書では、酵素/遺伝子がベニバナ由来であることを示すために、FAD2、FATB、およびFAD6等の用語の前に使用される。   The term “Ct” is used herein before terms such as FAD2, FATB, and FAD6 to indicate that the enzyme / gene is from safflower.

本明細書で使用される「の発現を減少させることができるサイレンシングRNA」という用語およびその変形は、内因性酵素、例えば、Δ12デサチュラーゼ、パルミトイル−ACPチオエステラーゼ、色素体ω6脂肪酸デサチュラーゼ、またはこれらのうちの2つ以上または3つすべての組み合わせの、生成および/または活性(例えば、siRNA、hpRNAiをコードする)を減少させる(下方制御する)、またはそれ自体、生成および/または活性(例えば、細胞に直接送達され得る、例えばsiRNAである)を下方調節する、RNA分子をコードするポリヌクレオチドを指す。一実施形態において、サイレンシングRNAは、細胞中において導入遺伝子から生成され、例えば、内因性酵素をコードするmRNAの量を軽減させる、またはその翻訳を減少させることによって、細胞中において生成される内因性酵素の量を転写段階でおよび/または転写後に軽減する外因性RNAである。サイレンシングRNAは、典型的には、内因性mRNAに対して相補性であり、細胞中においてRISCとして知られているサイレンシング複合体と関連し得る21〜24ヌクレオチドの長さのRNAである。   As used herein, the term “silencing RNA capable of reducing the expression of” and variations thereof refer to endogenous enzymes such as Δ12 desaturase, palmitoyl-ACP thioesterase, plastid ω6 fatty acid desaturase, or these Decrease (down-regulate) production and / or activity (e.g., encode siRNA, hpRNAi), or as such, production and / or activity (e.g., combination of two or more or all three) A polynucleotide encoding an RNA molecule that down-regulates (eg, siRNA) that can be delivered directly to a cell. In one embodiment, the silencing RNA is generated from a transgene in the cell, eg, endogenously generated in the cell by reducing the amount of mRNA encoding the endogenous enzyme or reducing its translation. An exogenous RNA that reduces the amount of sex enzyme at the transcriptional stage and / or after transcription. Silencing RNA is typically 21-24 nucleotides in length that is complementary to endogenous mRNA and can be associated with a silencing complex known as RISC in the cell.

本明細書で使用される「の活性を軽減させる突然変異体(複数を含む)」という用語は、表現型的に通常の種子(例えば、配列番号27、28、および36として提供されるアミノ酸配列を含むFAD2酵素を生成する種子)と比較する場合、より低いレベルの定義された酵素活性(例えば、種子中におけるFAD2酵素活性)を有する、天然の、または人工の突然変異体(例えば、化学的な突然変異生成または部位特異的な突然変異生成によって生成される)を指す。表現型的に通常のベニバナ亜種の例には、Centennial、Finch、Nutrasaff、およびCardinalが含まれるが、これらに限定されない。インドからのベニバナ導入において見出されたベニバナにおける最初に特定された高オレイン酸の特徴は、単一遺伝子座OLでolと表記される部分的に劣性な対立遺伝子によって支配された(Knowles and Hill,1964)。本明細書に記載される、OL遺伝子座は、CtFAD2−1遺伝子に対応する。olol遺伝子型における種子油のオレイン酸含量は、通常、温室栽培された植物において、71〜75%であった(Knowles,1989)。Knowles(1968)は、ol対立遺伝子をベニバナ繁殖プログラムに組み入れ、米国では、1966年に最初の高オレイン酸(HO)ベニバナ変種「UC−1」を公開し、これに続いて、改善された変種「Oleic Leed」、ならびにSaffola317(S−317)、S−517、およびS−518を含むSaffolaシリーズを公開した。それらの高オレイン酸(olol)の遺伝子型は、野外の異なる温度で生育させた場合、オレイン酸レベルで比較的安定した(Bartholomew,1971)。さらに、Knowles(1972)はまた、35〜50%のオレイン酸のホモ接合条件で生成された同じ遺伝子座での異なる対立遺伝子olも説明した。olol遺伝子型とは対照的に、olol遺伝子型は、温度に対して強い応答を示した(Knowles,1972)。本明細書で決定されるような、ベニバナ種子において、FAD2−1活性(および全部のFAD2活性)の低下をもたらすol突然変異体の対立遺伝子は、図6に示されるフレームシフト突然変異(単一ヌクレオチドの欠失による)を含む突然変異FAD2−1遺伝子である(実施例7ならびに配列番号26および38も参照されたい)。 As used herein, the term “mutant (s) that reduces activity” refers to the amino acid sequence provided phenotypically as normal seeds (eg, SEQ ID NOs: 27, 28, and 36). Natural or artificial mutants having a lower level of defined enzyme activity (eg FAD2 enzyme activity in seeds) (eg chemicals) Or by site-directed mutagenesis). Examples of phenotypically common safflower subspecies include, but are not limited to, Centennial, Finch, Nutrasaff, and Cardinal. The first identified high oleic acid characteristics in safflower found in safflower introduction from India were dominated by a partially recessive allele designated ol at a single locus OL (Knowles and Hill) , 1964). The OL locus described herein corresponds to the CtFAD2-1 gene. The oleic acid content of seed oil in the olol genotype was typically 71-75% in greenhouse-grown plants (Knowles, 1989). Knowles (1968) incorporated the ol allele into the safflower breeding program and in the United States released the first high oleic acid (HO) safflower variant “UC-1” in 1966, followed by improved variants Saffola series including “Oleic Leed” and Saffola 317 (S-317), S-517, and S-518 were released. Their high oleic acid (olol) genotype was relatively stable at the oleic acid level when grown at different temperatures in the field (Bartholomew, 1971). In addition, Knowles (1972) also described different alleles ol 1 at the same locus generated with 35-50% oleic acid homozygous conditions. In contrast to olol genotype, ol 1 ol 1 genotype showed a strong response to temperature (Knowles, 1972). In the safflower seeds as determined herein, the allele of the ol mutant that results in decreased FAD2-1 activity (and total FAD2 activity) is a frameshift mutation (single single A mutant FAD2-1 gene containing (by nucleotide deletion) (see also Example 7 and SEQ ID NOs: 26 and 38).

本明細書で使用される「油含有物が含む種子を生成する植物を生成することができる」または「油が含有する油糧種子を生成する植物を生成することができる」という表現またはその変形は、種子から生成される植物、好ましくは油糧種子植物、より好ましくはベニバナ植物が、最適条件下、例えば、実施例において参照されるもの等の温室条件下で生育させるとき、定義された成分を用いて油を生成する能力を有することを意味する。植物からの種子を所有している場合、本明細書に記載されるもののような標準的な手順を使用して、好適な温室条件下で種子のうちの少なくとも1つから子孫植物を発育させ、子孫植物からの種子油中の油含有物および脂肪酸組成について試験することは通常通りである。したがって、当業者が理解するように、野外で生育される種子は、熱波、寒波、干ばつ、洪水、霜、害虫によるストレス等のような特別の年における望ましくない条件により、本明細書に定義された必要条件のすべてを満たさない場合があるが、この種子はより望ましい条件下で生育される場合、定義された油含有物および脂肪酸組成物を生成する子孫植物を生成することができるため、そのような種子は、それでもなお、本発明によって包含される。   As used herein, the expression "can produce a plant that produces seeds that the oil content contains" or "can produce a plant that produces oil seeds that contain oil" or variations thereof Are defined components when a plant produced from seed, preferably an oilseed plant, more preferably a safflower plant, is grown under optimal conditions, e.g., greenhouse conditions such as those referred to in the examples. It has the ability to produce oil using. If you own seeds from plants, use standard procedures such as those described herein to develop progeny plants from at least one of the seeds under suitable greenhouse conditions; It is normal to test for oil content and fatty acid composition in seed oil from progeny plants. Thus, as those skilled in the art will appreciate, seeds grown outdoors are defined herein by undesired conditions in a particular year such as heat waves, cold waves, droughts, floods, frosts, pest stress, etc. May not meet all the required requirements, but if the seed is grown under more desirable conditions, it can produce progeny plants that produce the defined oil-containing and fatty acid composition, Such seeds are nevertheless encompassed by the present invention.

本明細書で使用される「重量」という用語は、物質または組成物の成分を含む、組成物の重量のパーセンテージとして、物質(例えば、オレイン酸、パルミチン酸、またはPUFA、例えば、リノール酸もしくはリノレン酸)の重量を指す。例えば、オレイン酸等の特定の脂肪酸の重量は、脂質もしくは種子油の全脂肪酸含量、または種子の重量のパーセンテージとして測定され得る。   As used herein, the term “weight” refers to a substance (eg, oleic acid, palmitic acid, or PUFA, eg, linoleic acid or linolenic acid, as a percentage of the weight of the composition, including the ingredients of the substance or composition. Acid). For example, the weight of a particular fatty acid such as oleic acid can be measured as the total fatty acid content of the lipid or seed oil, or as a percentage of the weight of the seed.

本明細書で使用される「バイオ燃料」という用語は、典型的には、自動車、トラック、または石油を動力源としたモーター等の動力機械に使用される場合、そのエネルギーは、化石燃料由来よりもむしろ生物学的炭素固定由来である、あらゆる種類の燃料を指す。バイオ燃料には、バイオマス変換由来の燃料、ならびに固体バイオマス、液体燃料、およびバイオガスが含まれる。バイオ燃料の例には、バイオアルコール、バイオディーゼル、合成ディーゼル、植物油、バイオエーテル、バイオガス、合成ガス、固体バイオ燃料、藻類由来の燃料、バイオ水素、バイオメタノール、2,5−ジメチルフラン(DMF)、バイオジメチルエーテル(bioDME)、Fischer−Tropschディーゼル、バイオ水素ディーゼル、混合アルコール、および木材ディーゼルが含まれる。   As used herein, the term “biofuel” is typically used in power machines such as automobiles, trucks, or oil-powered motors, whose energy is derived from fossil fuels. Rather, it refers to any kind of fuel that is derived from biological carbon fixation. Biofuels include fuels derived from biomass conversion, as well as solid biomass, liquid fuels, and biogas. Examples of biofuels include bioalcohol, biodiesel, synthetic diesel, vegetable oil, bioether, biogas, synthesis gas, solid biofuel, algae-derived fuel, biohydrogen, biomethanol, 2,5-dimethylfuran (DMF) ), Biodimethyl ether (bioDME), Fischer-Tropsch diesel, biohydrogen diesel, mixed alcohols, and wood diesel.

本明細書で使用される「工業生成物」という用語は、例えば、脂肪酸メチル−および/もしくはエチル−エステル、またはアルカン、例えばメタン、通常大気温度で液体である長鎖アルカンの混合物、バイオ燃料、一酸化炭素および/もしくは水素、またはバイオアルコール、例えば、エタノール、プロパノール、もしくはブタノール等、またはバイオ炭のような、主に炭素および水素から作製される炭化水素生成物を指す。「工業生成物」という用語は、他の工業生成物に変換することができる中間の生成物を含むことを目的とし、例えば、合成ガスはそれ自体、炭化水素生成物(これもまた、工業生成物であると見なされる)を合成するために使用することができる工業生成物であると見なされる。本明細書で使用される工業生成物という用語には、上記の化合物の純粋な形態、またはより一般的には、様々な化合物および成分の混合物の両方が含まれ、当技術分野で理解されているように、例えば、炭化水素生成物は、様々な範囲の炭素鎖長を含み得る。   As used herein, the term “industrial product” refers to, for example, fatty acid methyl- and / or ethyl-esters, or alkanes such as methane, mixtures of long-chain alkanes that are normally liquid at ambient temperature, biofuels, Refers to hydrocarbon products made primarily from carbon and hydrogen, such as carbon monoxide and / or hydrogen, or bioalcohols such as ethanol, propanol, or butanol, or biochar. The term “industrial product” is intended to include intermediate products that can be converted to other industrial products, for example, synthesis gas itself is a hydrocarbon product (also an industrial product). Is considered an industrial product that can be used to synthesize. As used herein, the term industrial product includes both pure forms of the above compounds or, more generally, mixtures of various compounds and ingredients, as understood in the art. As such, for example, the hydrocarbon product may include a range of carbon chain lengths.

ポリヌクレオチド
「ポリヌクレオチド」および「核酸」という用語は、互換可能に使用される。それらは、デオキシリボヌクレオチドまたはリボヌクレオチドのいずれかの、任意の長さのヌクレオチドのポリマー形態を指す。本発明のポリヌクレオチドは、その起源または操作によって、(1)天然に関連しているポリヌクレオチドのすべてもしくは一部分に関連していないか、(2)天然に連結するもの以外のポリヌクレオチドに連結するか、または(3)天然に生じない、ゲノム、cDNA、半合成、または合成起源、二本鎖もしくは一本鎖から成り得る。以下は、ポリヌクレオチドの非限定例である:遺伝子もしくは遺伝子断片のコードもしくは非コード領域、連鎖解析から定義された遺伝子座(複数を含む)、エクソン、イントロン、メッセンジャーRNA(mRNA)、トランスファーRNA(tRNA)、リボソームRNA(rRNA)、リボザイム、cDNA、組み換えポリヌクレオチド、プラスミド、ベクター、任意の配列の単離DNA、任意の配列の単離RNA、任意の配列のキメラDNA、核酸プローブ、およびプライマー。本発明の好ましいポリヌクレオチドには、植物細胞中で転写することができる二本鎖DNA分子、およびサイレンシングRNA分子が含まれる。
The term polynucleotide "polynucleotide" and "nucleic acid" are used interchangeably. They refer to polymeric forms of nucleotides of any length, either deoxyribonucleotides or ribonucleotides. The polynucleotides of the present invention, depending on their origin or manipulation, may be (1) not related to all or part of a naturally related polynucleotide or (2) linked to a polynucleotide other than that naturally linked Or (3) non-naturally occurring, genomic, cDNA, semi-synthetic, or synthetic origin, double-stranded or single-stranded. The following are non-limiting examples of polynucleotides: the coding or non-coding region of a gene or gene fragment, the locus (s) defined from linkage analysis, exons, introns, messenger RNA (mRNA), transfer RNA ( tRNA), ribosomal RNA (rRNA), ribozyme, cDNA, recombinant polynucleotide, plasmid, vector, isolated DNA of any sequence, isolated RNA of any sequence, chimeric DNA of any sequence, nucleic acid probe, and primer. Preferred polynucleotides of the invention include double stranded DNA molecules that can be transcribed in plant cells, and silencing RNA molecules.

本明細書で使用される「遺伝子」という用語は、その最も広い文脈で解釈されるものとし、構造遺伝子の転写領域および、翻訳される場合、タンパク質コード領域を含み、いずれの末端においても少なくとも約2kbの距離にわたる5’および3’両末端上のコード領域に隣接して位置し、遺伝子の発現に関与する配列を含むデオキシリボヌクレオチド配列を含む。この点に関して、遺伝子は、所定の遺伝子と天然に関連するプロモーター、エンハンサー、終止、および/またはポリアデニル化シグナル等の制御シグナルを含むか、または異種制御シグナルを含み、その場合、遺伝子は、「キメラ遺伝子」と称される。タンパク質コード領域の5’に位置し、mRNA上に存在する配列は、5’非翻訳配列と称される。タンパク質コード領域の3’または下流に位置し、mRNA上に存在する配列は、3’非翻訳配列と称される。「遺伝子」という用語は、cDNA形態およびゲノム形態の両方の遺伝子を包含する。遺伝子のゲノム形態またはクローンは、「イントロン」、「介在領域」、または「介在配列」と称される非コード配列で中断され得るコード領域を含む。イントロンは、核RNA(nRNA)中に転写される遺伝子のセグメントである。イントロンは、エンハンサー等の調節要素を含むことができる。イントロンは、核内または一次転写生成物から除去または「スプライス」され、したがって、イントロンは、mRNA転写生成物中に存在しない。mRNAは、翻訳中、新生ポリペプチド中におけるアミノ酸の配列または順序を特定するように機能する。「遺伝子」という用語は、本明細書に記載される本発明のタンパク質のすべてまたは一部をコードする合成または融合分子および上記のいずれか1つに対して相補的なヌクレオチド配列を含む。   As used herein, the term “gene” is to be construed in its broadest context, including the transcription region of a structural gene and, if translated, the protein coding region, at least about at any end. It contains a deoxyribonucleotide sequence that is located adjacent to the coding region on both 5 ′ and 3 ′ ends over a 2 kb distance and that contains sequences involved in gene expression. In this regard, a gene includes a control signal such as a promoter, enhancer, termination, and / or polyadenylation signal that is naturally associated with a given gene, or includes a heterologous control signal, in which case the gene is a “chimeric” Referred to as "gene". Sequences located 5 'of the protein coding region and present on the mRNA are referred to as 5' untranslated sequences. Sequences located 3 'or downstream of the protein coding region and present on the mRNA are referred to as 3' untranslated sequences. The term “gene” encompasses both cDNA and genomic forms of a gene. A genomic form or clone of a gene includes a coding region that can be interrupted by non-coding sequences termed “introns”, “intervening regions”, or “intervening sequences”. Introns are segments of genes that are transcribed into nuclear RNA (nRNA). Introns can contain regulatory elements such as enhancers. Introns are removed or “spliced” from the nucleus or from the primary transcript, so that introns are not present in the mRNA transcript. The mRNA functions during translation to specify the sequence or order of amino acids in a nascent polypeptide. The term “gene” includes synthetic or fusion molecules that encode all or part of the proteins of the invention described herein and nucleotide sequences that are complementary to any one of the above.

「対立遺伝子」は、細胞、個々の植物、または集団内の遺伝子配列の1つの特定形態(例えば遺伝子)を指し、特定形態は、遺伝子の配列内の少なくとも1つの、多くの場合、1つを超える変異部位の配列において同じ遺伝子の他の形態とは異なる。異なる対立遺伝子間で異なるこれらの変異部位の配列は、「変異(variance)」、「多型」、または「突然変異」と称される。   “Allele” refers to one specific form (eg, gene) of a gene sequence within a cell, individual plant, or population, wherein the specific form includes at least one, often one, within the sequence of the gene. It differs from other forms of the same gene in the sequence of the mutation site that exceeds. The sequences of these mutation sites that differ between different alleles are referred to as “variances”, “polymorphisms”, or “mutations”.

本明細書で使用される「キメラDNA」は、実際には、天然に見出されない任意のDNA分子を指し、本明細書では、「DNA構築物」と称される。典型的には、キメラDNAは、実際には一緒に見出されることのない調節および転写またはタンパク質コード配列を含む。したがって、キメラDNAは、異なる源に由来する調節配列およびコード配列、または同じ源に由来するが、実際に見出されるものとは異なる方法で配置される調節配列およびコード配列を含むことができる。オープンリーディングフレームは、その天然の上流および下流調節要素に連結されても、連結されなくてもよい。オープンリーディングフレームは、例えば、それが天然には見出されない植物ゲノム中に、または細菌プラスミドまたはウイルスベクター等のそれが天然には見出されないレプリコンまたはベクター中に取り込まれ得る。「キメラDNA」という用語は、宿主中で複製可能であるDNA分子に限定されないが、例えば、特定のアダプター配列により、レプリコン中に連結することができるDNAを含む。   As used herein, “chimeric DNA” refers to virtually any DNA molecule not found in nature and is referred to herein as “DNA constructs”. Typically, chimeric DNA contains regulatory and transcriptional or protein coding sequences that are not actually found together. Thus, chimeric DNA can include regulatory and coding sequences derived from different sources, or regulatory and coding sequences derived from the same source, but arranged in a manner different from that actually found. An open reading frame may or may not be linked to its natural upstream and downstream regulatory elements. An open reading frame can be incorporated, for example, in a plant genome where it is not found in nature, or in a replicon or vector where it is not found in nature, such as a bacterial plasmid or viral vector. The term “chimeric DNA” is not limited to DNA molecules that are capable of replicating in a host, but includes, for example, DNA that can be ligated into a replicon by a specific adapter sequence.

「導入遺伝子」は、形質転換の手法によってゲノムに導入された遺伝子である。導入遺伝子は、形質転換された植物細胞からの再生によって生成された初期の形質転換された植物、または自家受精もしくは初期の形質転換細胞からの交配によって生成された子孫植物、または種子等の植物部分中にあり得る。「遺伝的に修飾された」という用語およびその変形は、形質転換または形質導入によって遺伝子を細胞に導入することと、細胞中の遺伝子を突然変異させることと、細胞中の遺伝子または上記のように修飾された任意の細胞の子孫の遺伝子の調節を遺伝的に改変または調整することとを含む。   A “transgene” is a gene that has been introduced into the genome by a transformation procedure. The transgene may be an early transformed plant produced by regeneration from transformed plant cells, or a progeny plant produced by self-fertilization or mating from an early transformed cell, or a plant part such as a seed. It can be inside. The term “genetically modified” and variations thereof refer to introducing a gene into a cell by transformation or transduction, mutating a gene in a cell, and a gene in a cell or as described above. Genetic modification or regulation of the gene regulation of any modified cell progeny.

本明細書で使用される「ゲノム領域」は、導入遺伝子または導入遺伝子の群(本明細書では、クラスターとも称される)が、細胞またはその祖先に挿入され、そのため、それらが、減数分裂後、子孫細胞中に共に遺伝する、ゲノム内の位置を指す。   As used herein, a “genomic region” is a transgene or group of transgenes (also referred to herein as a cluster) that is inserted into a cell or its ancestor so that they are post-meiotic. , Refers to a position in the genome that is inherited together in progeny cells.

本発明の「組み換えポリヌクレオチド」または「外因性ポリヌクレオチド」は、人工的な組み換え方法によって構築または修飾された核酸分子を指す。組み換えポリヌクレオチドは、その天然状態と比較して、改変された量で細胞中に存在し得るか、または改変された速度で発現され得る(例えば、mRNAの場合)。外因性ポリヌクレオチドは、ポリヌクレオチドを天然に含まない細胞に導入されるポリヌクレオチドである。典型的には、外因性DNAは、mRNAの転写のための鋳型として使用され、形質転換された細胞内で本発明のポリペプチドをコードするアミノ酸残基の連続する配列に翻訳される。別の実施形態において、外因性ポリヌクレオチドの一部は、細胞に対して内因性であり、その発現は、組み換え手段によって改変され、例えば、外因性制御配列が、内因性ポリヌクレオチドの上流に導入されて、形質転換された細胞がポリヌクレオチドによってコードされたポリペプチドを発現することを可能にする。例えば、外因性ポリヌクレオチドは、アンチセンスRNAを内因性ポリヌクレオチドに発現させ得る。   A “recombinant polynucleotide” or “exogenous polynucleotide” of the present invention refers to a nucleic acid molecule constructed or modified by artificial recombination methods. A recombinant polynucleotide can be present in a cell in a modified amount or expressed at a modified rate (eg, in the case of mRNA) compared to its native state. An exogenous polynucleotide is a polynucleotide that is introduced into a cell that does not naturally contain the polynucleotide. Typically, exogenous DNA is used as a template for transcription of mRNA and is translated into a contiguous sequence of amino acid residues encoding the polypeptide of the invention in the transformed cell. In another embodiment, a portion of the exogenous polynucleotide is endogenous to the cell and its expression is altered by recombinant means, eg, an exogenous regulatory sequence is introduced upstream of the endogenous polynucleotide. To allow the transformed cells to express the polypeptide encoded by the polynucleotide. For example, an exogenous polynucleotide can cause antisense RNA to be expressed in an endogenous polynucleotide.

本発明の組み換えポリヌクレオチドは、ポリヌクレオチドが存在する細胞ベースのまたは無細胞発現系の他の成分から分離されていないポリヌクレオチドと、この細胞ベースのまたは無細胞発現系において生成され、その後、少なくとも他のいくつかの成分から精製されるポリヌクレオチドとを含む。ポリヌクレオチドは、自然界に存在する隣接する一続きのヌクレオチドであり得るか、または単一のポリヌクレオチドを形成するように接合した異なる源(天然および/または合成)に由来する2つ以上の隣接する一続きのヌクレオチドを含むことができる。典型的に、そのようなキメラポリヌクレオチドは、対象となる細胞中のオープンリーディングフレームの転写を活発にするのに適しているプロモーターに作動可能に連結される本発明のポリペプチドをコードする少なくとも1つのオープンリーディングフレームを含む。   Recombinant polynucleotides of the invention are produced in a cell-based or cell-free expression system that is not separated from other components of the cell-based or cell-free expression system in which the polynucleotide is present, and thereafter at least Polynucleotides purified from several other components. A polynucleotide can be a stretch of contiguous nucleotides that occur in nature, or two or more contiguous sources from different sources (natural and / or synthetic) joined together to form a single polynucleotide. It can contain a stretch of nucleotides. Typically, such a chimeric polynucleotide is at least one encoding a polypeptide of the invention operably linked to a promoter suitable for activating transcription of an open reading frame in the cell of interest. Includes two open reading frames.

定義されたポリヌクレオチドに関して、上に提供されたものよりも高い同一性%の数値が好ましい実施形態を包含することを理解されるであろう。したがって、適用できる場合、最小の同一性%の数値を考慮すると、ポリヌクレオチドは、関連する指定された配列番号と少なくとも50%、より好ましくは少なくとも60%、より好ましくは少なくとも65%、より好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも75%、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも91%、より好ましくは少なくとも92%、より好ましくは少なくとも93%、より好ましくは少なくとも94%、より好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも96%、より好ましくは少なくとも97%、より好ましくは少なくとも98%、より好ましくは少なくとも99%、より好ましくは少なくとも99.1%、より好ましくは少なくとも99.2%、より好ましくは少なくとも99.3%、より好ましくは少なくとも99.4%、より好ましくは少なくとも99.5%、より好ましくは少なくとも99.6%、より好ましくは少なくとも99.7%、より好ましくは少なくとも99.8%、およびさらにより好ましくは少なくとも99.9%同一であるポリヌクレオチド配列を含むことが好ましい。   It will be appreciated that for a defined polynucleotide, a higher% identity number than those provided above encompasses preferred embodiments. Thus, where applicable, considering the minimum% identity number, a polynucleotide is at least 50%, more preferably at least 60%, more preferably at least 65%, more preferably At least 70%, more preferably at least 75%, more preferably at least 80%, more preferably at least 85%, more preferably at least 90%, more preferably at least 91%, more preferably at least 92%, more preferably at least 93%, more preferably at least 94%, more preferably at least 95%, more preferably at least 96%, more preferably at least 97%, more preferably at least 98%, more preferably at least 99%, more preferably at least 9 0.1%, more preferably at least 99.2%, more preferably at least 99.3%, more preferably at least 99.4%, more preferably at least 99.5%, more preferably at least 99.6%, more It is preferred to include polynucleotide sequences that are preferably at least 99.7% identical, more preferably at least 99.8%, and even more preferably at least 99.9% identical.

本発明の、または本発明に有用なポリヌクレオチドは、ストリンジェントな条件下で、本明細書に定義されるポリヌクレオチドに選択的にハイブリダイズされ得る。本明細書で使用されるストリンジェントな条件とは、(1)ハイブリダイゼーション中に、ホルムアミド等の変性剤、例えば、42℃で、0.1%(w/v)のウシ血清アルブミン、0.1%のFicoll、0.1%のポリビニルピロリドン、750mMのNaClを含むpH6.5の50mMのリン酸ナトリウム緩衝液、75mMのクエン酸ナトリウムを含む50%(v/v)のホルムアミドを用いること、または(2)0.2×SSCおよび0.1%のSDS中、42℃で、50%のホルムアミド、5×SSC(0.75MのNaCl、0.075Mのクエン酸ナトリウム)、50mMのリン酸ナトリウム(pH6.8)、0.1%のピロリン酸ナトリウム、5×デンハルト溶液、超音波処理したサケ精子DNA(50g/ml)、0.1%のSDS、および10%の硫酸デキストランを用いること、および/または(3)洗浄のために低イオン強度および高温、例えば、50℃で、0.015MのNaCl/0.0015Mのクエン酸ナトリウム/0.1%のSDSを用いること、である。   A polynucleotide of or useful for the present invention can be selectively hybridized to a polynucleotide as defined herein under stringent conditions. As used herein, stringent conditions include: (1) denaturing agents such as formamide during hybridization, eg, 0.1% (w / v) bovine serum albumin at 42 ° C. Using 50% (v / v) formamide containing 1% Ficoll, 0.1% polyvinylpyrrolidone, 50 mM sodium phosphate buffer at pH 6.5 containing 750 mM NaCl, 75 mM sodium citrate, Or (2) 50% formamide, 5 × SSC (0.75 M NaCl, 0.075 M sodium citrate), 50 mM phosphoric acid at 42 ° C. in 0.2 × SSC and 0.1% SDS Sodium (pH 6.8), 0.1% sodium pyrophosphate, 5 × Denhardt's solution, sonicated salmon sperm DNA (50 g / ml), % SDS, and 10% dextran sulfate and / or (3) 0.015 M NaCl / 0.0015 M sodium citrate / low ionic strength and high temperature for washing, eg 50 ° C. Use 0.1% SDS.

本発明のポリヌクレオチドは、天然の分子と比較する場合、ヌクレオチド残基の欠失、挿入、または置換である1つ以上の突然変異を有し得る。参照配列と比較して突然変異を有するポリヌクレオチドは、天然に存在し得る(つまり、天然源から単離され得る)か、または(例えば、上述のように、核酸上の部位特異的変異誘発もしくはDNAシャフリングを行うことによって)合成であり得る。
A polynucleotide of the present invention may have one or more mutations that are deletions, insertions, or substitutions of nucleotide residues when compared to the natural molecule. A polynucleotide having a mutation relative to a reference sequence can be naturally occurring (ie, isolated from a natural source) or (eg, as described above, site-directed mutagenesis on a nucleic acid or It can be synthetic (by performing DNA shuffling).

内因性タンパク質の発現レベルを低下させるためのポリヌクレオチド
一実施形態において、本発明の細胞/種子/植物/生物は、導入された突然変異体または外因性ポリヌクレオチドを含み、内因性酵素の生成および/または活性を下方調節する、典型的に、導入された突然変異体または外因性ポリヌクレオチドを欠いている対応する細胞と比較する場合、オレイン酸の生成の増加、好ましくはパルミチン酸およびPUFA、例えばリノール酸の生成の減少をもたらす。そのようなポリヌクレオチドの例には、アンチセンスポリヌクレオチド、センスポリヌクレオチド、触媒ポリヌクレオチド、マイクロRNA、内因性酵素に結合するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、および二本鎖RNAが含まれる。
Polynucleotides for reducing the expression level of endogenous proteins In one embodiment, the cells / seed / plants / organisms of the invention comprise an introduced mutant or exogenous polynucleotide to produce endogenous enzymes and Increased production of oleic acid, preferably palmitic acid and PUFA, such as when compared to corresponding cells that down-regulate activity, typically lacking introduced mutants or exogenous polynucleotides This leads to a decrease in the production of linoleic acid. Examples of such polynucleotides include antisense polynucleotides, sense polynucleotides, catalytic polynucleotides, microRNAs, polynucleotides encoding polypeptides that bind to endogenous enzymes, and double stranded RNA.

RNA干渉
RNA干渉(RNAi)は、特定のタンパク質の生成を特異的に阻害するために特に有用である。この技法は、対象となる遺伝子のmRNAまたはその一部と本質的に同一である配列およびそれに相補的である配列を含むdsRNA分子の存在に依存する。好都合に、dsRNAは、組み換えベクターまたは宿主細胞における単一のプロモーターから生成することができ、センスおよびアンチセンス配列は、配列、好ましくは非関連配列によって共有結合で結合され、標的RNAまたはその相補体と同一性を有する配列がループ構造を形成することができるが、対応する転写物中のセンスおよびアンチセンス配列がループ構造を形成する結合配列を有するdsRNA分子を形成するようにハイブリダイズすることを可能にする。典型的に、dsRNAは、中断されたパリンドロームとして配置される、逆方向反復構造においてセンスおよびアンチセンス配列を有する二本鎖DNA構築物によってコードされ、反復配列は、dsRNA分子内でハイブリダイズする配列を生成するように転写され、中断配列は、dsRNA分子内でループを形成するように転写される。好適なdsRNA分子の設計および生成は、十分に当業者の能力内であり、具体的には、Waterhouse et al.(1998)、Smith et al.(2000)、第WO99/32619号、第WO99/53050号、第WO99/49029号、および第WO01/34815号を参照されたい。
RNA interference RNA interference (RNAi) is particularly useful for specifically inhibiting the production of certain proteins. This technique relies on the presence of a dsRNA molecule comprising a sequence that is essentially identical to and complementary to the mRNA of the gene of interest or part thereof. Conveniently, dsRNA can be generated from a single promoter in a recombinant vector or host cell, and the sense and antisense sequences are covalently linked by a sequence, preferably an unrelated sequence, and the target RNA or its complement. A sequence having identity to can hybridize to form a dsRNA molecule having a binding sequence in which the sense and antisense sequences in the corresponding transcript form a loop structure. to enable. Typically, a dsRNA is encoded by a double stranded DNA construct having sense and antisense sequences in an inverted repeat structure arranged as an interrupted palindrome, the repeat sequence hybridizing within the dsRNA molecule. The interrupting sequence is transcribed to form a loop in the dsRNA molecule. The design and generation of suitable dsRNA molecules is well within the ability of those skilled in the art, specifically, Waterhouse et al. (1998), Smith et al. (2000), WO 99/32619, WO 99/53050, WO 99/49029, and WO 01/34815.

一例では、相同性を有する少なくとも部分的に二本鎖RNA生成物(複数を含む)、好ましくは不活性化する標的RNAの領域と相補である少なくとも19個の連続するヌクレオチドの合成を誘導するDNAを導入する。したがって、DNAは、RNAに転写される場合、ハイブリダイズして、二本鎖RNA領域を形成するセンス配列およびアンチセンス配列の両方を含む。本発明の一実施形態において、センス配列およびアンチセンス配列は、RNAに転写される場合、接合されるイントロンを含むスペーサー領域によって分離される。この配置は、より高い効率の遺伝子サイレンシングをもたらすことが示されている。二本鎖RNA領域は、1つまたは2つのDNA領域から転写される、1つまたは2つのRNA分子を含み得る。二本鎖分子の存在は、標的遺伝子からの二本鎖RNAおよび相同RNA転写物の両方を破壊し、標的遺伝子の活性を効率的に減少させる、または失う内因性システムからの応答を引き起こすと考えられる。   In one example, DNA that induces the synthesis of at least 19 contiguous nucleotides that are complementary to a region of the target RNA to be inactivated, preferably at least partially double-stranded RNA product (s) that have homology. Is introduced. Thus, when DNA is transcribed into RNA, it contains both sense and antisense sequences that hybridize to form double stranded RNA regions. In one embodiment of the invention, the sense and antisense sequences are separated by a spacer region that contains the joined intron when transcribed into RNA. This arrangement has been shown to result in higher efficiency gene silencing. A double-stranded RNA region can include one or two RNA molecules transcribed from one or two DNA regions. The presence of a double-stranded molecule is thought to cause a response from an endogenous system that destroys both double-stranded RNA and homologous RNA transcripts from the target gene, effectively reducing or losing the activity of the target gene. It is done.

ハイブリダイズするセンス配列およびアンチセンス配列の長さは、それぞれ、標的mRNAの一部に相当する少なくとも19個の連続するヌクレオチドでなければならない。全体的な遺伝子転写物に対応する完全長配列を使用し得る。標的転写物に対するセンス配列およびアンチセンス配列の同一性の程度は、少なくとも85%、少なくとも90%、または少なくとも95%〜100%でなければならない。当然、RNA分子は、分子を安定させるように作用し得る無関係の配列を含み得る。RNA分子は、RNAポリメラーゼIIまたはRNAポリメラーゼIIIプロモーターの制御下に発現し得る。後者の例には、tRNAまたはsnRNAプロモーターが含まれる。   The lengths of the hybridizing sense and antisense sequences must each be at least 19 contiguous nucleotides corresponding to a portion of the target mRNA. Full length sequences corresponding to the entire gene transcript can be used. The degree of identity of the sense and antisense sequences to the target transcript must be at least 85%, at least 90%, or at least 95% to 100%. Of course, an RNA molecule can contain unrelated sequences that can act to stabilize the molecule. The RNA molecule can be expressed under the control of an RNA polymerase II or RNA polymerase III promoter. Examples of the latter include tRNA or snRNA promoters.

好ましい低分子干渉RNA(「siRNA」)分子は、標的mRNAの約19〜21個の連続ヌクレオチドと同一であるヌクレオチド配列を含む。好ましくは、siRNA配列は、ジヌクレオチドAAで始まり、約30〜70%(好ましくは、30〜60%、より好ましくは40〜60%、より好ましくは約45%〜55%)のGC含量を含み、例えば、標準BLAST検索によって測定したとき、それを導入する生物のゲノムにおいて標的以外のいかなるヌクレオチド配列にも高い同一性パーセンテージを有さない。   Preferred small interfering RNA (“siRNA”) molecules comprise a nucleotide sequence that is identical to about 19-21 contiguous nucleotides of the target mRNA. Preferably, the siRNA sequence begins with dinucleotide AA and includes a GC content of about 30-70% (preferably 30-60%, more preferably 40-60%, more preferably about 45% -55%). For example, it does not have a high percentage identity to any nucleotide sequence other than the target in the genome of the organism into which it is introduced, as measured by a standard BLAST search.

一例として、本発明のdsRNAは、配列番号49〜51のうちのいずれか1つとして提供されるヌクレオチド配列を含む(各Tは、Uである)。   As an example, a dsRNA of the invention comprises a nucleotide sequence provided as any one of SEQ ID NOs: 49-51 (each T is U).

マイクロRNA
マイクロRNA(略称miRNA)は、概して、19〜25ヌクレオチド(植物において、通常、20〜24ヌクレオチド)の不完全なステムループ構造を形成するより大きな前駆体に由来する非コードRNA分子である。
MicroRNA
MicroRNAs (abbreviated miRNAs) are generally non-coding RNA molecules derived from larger precursors that form an incomplete stem-loop structure of 19-25 nucleotides (usually 20-24 nucleotides in plants).

miRNAは、標的メッセンジャーRNA転写物(mRNA)上の相補配列に結合し、通常、翻訳抑制または標的の分解および遺伝子サイレンシングをもたらす。   miRNAs bind to complementary sequences on target messenger RNA transcripts (mRNAs), usually resulting in translational repression or target degradation and gene silencing.

植物細胞において、miRNA前駆体分子は、核内で最初に処理されると考えられる。プリmiRNA(1つ以上の局所的に二本鎖または「ヘアピン」領域、ならびに、通常、mRNAの5’「キャップ」およびポリアデニル化された尾部を含む)は、ステムループまたは折り畳み構造も含み、「プレmiRNA」と称されるより短いmiRNAに処理される。植物において、プレmiRNAは、異なるDICER様(DCL)酵素、具体的には、DCL−1によって切断されて、miRNA:miRNA*二本鎖を得る。核外輸送前に、これらの二本鎖は、メチル化される。対照的に、より長いdsRNA領域を有するヘアピンRNA分子は、具体的には、DCL−3およびDCL−4によって処理される。   In plant cells, miRNA precursor molecules are thought to be processed first in the nucleus. A pri-miRNA (which includes one or more locally double-stranded or “hairpin” regions and usually a 5 ′ “cap” and a polyadenylated tail of the mRNA) also includes a stem loop or folded structure, Processed into shorter miRNAs referred to as “pre-miRNAs”. In plants, pre-miRNAs are cleaved by different DICER-like (DCL) enzymes, specifically DCL-1, to obtain miRNA: miRNA * duplexes. Prior to nuclear export, these duplexes are methylated. In contrast, hairpin RNA molecules with longer dsRNA regions are specifically processed by DCL-3 and DCL-4.

細胞質において、miRNA:miRNA二本鎖からのmiRNA鎖は、標的認識のために、活性なRNA誘導型サイレンシング複合体(RISC)に選択的に組み込まれる。RISC複合体は、転写後に、配列特異的な遺伝子の抑制を発揮する、アルゴノートタンパク質の特定のサブセットを含む(例えば、Millar and Waterhouse,2005、Pasquinelli et al.,2005、Almeida and Allshire,2005を参照されたい)。   In the cytoplasm, miRNA strands from miRNA: miRNA duplexes are selectively incorporated into active RNA-induced silencing complexes (RISC) for target recognition. RISC complexes contain a specific subset of Argonaute proteins that exhibit sequence-specific gene repression after transcription (see, eg, Millar and Waterhouse, 2005, Pasquinelli et al., 2005, Almeida and Allshire, 2005). See).

共抑制
遺伝子は、ゲノム中にすでに存在する、関連内因性遺伝子および/または導入遺伝子の発現を抑制することができ、これは相同依存性遺伝子サイレンシングと称される現象である。相同依存性遺伝子サイレンシングの例のほとんどは、導入遺伝子の転写レベルで機能するものと、転写後に操作されるものの2つのクラスに分類される。
Co-suppression genes can suppress the expression of related endogenous genes and / or transgenes already present in the genome, a phenomenon called homology-dependent gene silencing. Most examples of homology-dependent gene silencing fall into two classes: those that function at the transgene transcription level and those that are manipulated after transcription.

転写後の相同依存性遺伝子サイレンシング(すなわち、共抑制)は、トランスジェニック植物における導入遺伝子および関連内因性またはウイルス遺伝子の発現の欠失を説明する。共抑制は、多くの場合、導入遺伝子の転写物が豊富である場合に生じるが、必ずしも生じるとは限らず、それは、概して、mRNAプロセシング、局在化、および/または分解のレベルで引き起こされると考えられる。Severa1モデルは、どのように共抑制が作用するかを説明するために存在する(Taylor,1997を参照のこと)。   Post-transcription homology-dependent gene silencing (ie, co-suppression) explains the loss of expression of the transgene and related endogenous or viral genes in transgenic plants. Co-suppression often occurs when the transcript of the transgene is abundant, but not necessarily, as it is generally caused at the level of mRNA processing, localization, and / or degradation. Conceivable. The Severa1 model exists to explain how co-suppression works (see Taylor, 1997).

共抑制は、余分なコピーの遺伝子またはその断片を、その発現のためのプロモーターに対してセンス方向に植物に導入することを含む。当業者は、センス断片の大きさ、標的遺伝子領域に対するその対応度、および標的遺伝子との配列同一性の程度は、変化し得ることを理解されよう。場合によっては、追加コピーの遺伝子配列は、標的植物遺伝子の発現に干渉する。共抑制アプローチを実行する方法については、国際公開第WO97/20936号および欧州特許第EP0465572号を参照する。   Co-suppression involves introducing an extra copy of a gene or fragment thereof into a plant in sense orientation relative to a promoter for its expression. One skilled in the art will appreciate that the size of the sense fragment, its degree of correspondence to the target gene region, and the degree of sequence identity with the target gene can vary. In some cases, the additional copy of the gene sequence interferes with the expression of the target plant gene. Reference is made to WO 97/20936 and EP 0465572 for methods of implementing a co-suppression approach.

発現ベクター
本明細書で使用される「発現ベクター」は、宿主細胞を形質転換することができ、1つ以上の特定のポリヌクレオチドの発現をもたらすことができるDNAまたはRNAベクターである。好ましくは、発現ベクターは、宿主細胞内で複製する、または宿主細胞ゲノムに取り込むことができる。発現ベクターは、典型的には、ウイルスまたはプラスミドである。本発明の発現ベクターには、真菌、藻類、および植物細胞を含む、本発明の宿主細胞中において機能する(すなわち、遺伝子発現を誘導する)あらゆるベクターが含まれる。
Expression Vector As used herein, an “expression vector” is a DNA or RNA vector that can transform a host cell and effect the expression of one or more specific polynucleotides. Preferably, the expression vector can replicate in the host cell or be integrated into the host cell genome. The expression vector is typically a virus or a plasmid. Expression vectors of the present invention include any vector that functions (ie, induces gene expression) in the host cells of the present invention, including fungi, algae, and plant cells.

本明細書で使用される「作動可能に連結される」は、2つ以上の核酸(例えばDNA)セグメント間の機能的関係を指す。典型的には、それは、転写配列に対する転写調節要素(プロモーター)の機能的関係を指す。例えば、プロモーターは、それが適切な細胞中においてコード配列の転写を刺激または調節する場合、本明細書に定義されるポリヌクレオチドのコード配列に作動可能に連結される。一般に、転写配列に作動可能に連結されるプロモーター転写調節要素は、その転写配列に物理的に隣接しており、すなわち、それらはシス作用性である。しかしながら、エンハンサー等のいくつかの転写調節要素は、それらが転写を増強するコード配列に物理的に隣接する必要も、近接して位置する必要もない。   As used herein, “operably linked” refers to a functional relationship between two or more nucleic acid (eg, DNA) segments. Typically, it refers to the functional relationship of a transcription regulatory element (promoter) to a transcription sequence. For example, a promoter is operably linked to a polynucleotide coding sequence as defined herein if it stimulates or regulates transcription of the coding sequence in a suitable cell. In general, promoter transcription regulatory elements operably linked to a transcription sequence are physically adjacent to the transcription sequence, ie, they are cis-acting. However, some transcription regulatory elements, such as enhancers, do not need to be physically adjacent to or in close proximity to coding sequences that enhance transcription.

本発明の発現ベクターは、調節配列、例えば、転写制御配列、翻訳制御配列、複製起点、および宿主細胞と適合性であり、本発明のポリヌクレオチドの発現を制御する他の調節配列を含む。特に、本発明の発現ベクターは、転写制御配列を含む。転写制御配列は、転写の開始、伸長、および終止を制御する配列である。特に重要な転写制御配列は、プロモーター、エンハンサー、オペレーター、およびリプレッサー配列等の転写開始を制御するものである。好適な転写制御配列には、本発明の組み換え細胞のうちの少なくとも1つにおいて機能することができるあらゆる転写制御配列が含まれる。使用される調節配列の選択は、対象となる植物および/または標的器官もしくは組織等の標的生物に依存する。そのような調節配列は、植物または植物ウイルス等のあらゆる真核生物から得られ得るか、または化学的に合成され得る。様々なそのような転写制御配列が当業者に知られている。特に好ましい転写制御配列は、構成的にまたはステージおよび/もしくは組織特異的に、植物またはその部分(複数を含む)の使用に依存して、植物中における転写を誘導する際に活性なプロモーターである。   The expression vectors of the present invention contain regulatory sequences such as transcription control sequences, translation control sequences, origins of replication, and other regulatory sequences that are compatible with the host cell and control the expression of the polynucleotides of the invention. In particular, the expression vector of the present invention includes a transcription control sequence. A transcription control sequence is a sequence that controls the initiation, elongation, and termination of transcription. Particularly important transcription control sequences are those that control transcription initiation such as promoter, enhancer, operator, and repressor sequences. Suitable transcription control sequences include any transcription control sequence that can function in at least one of the recombinant cells of the invention. The choice of regulatory sequences used depends on the target organism, such as the plant of interest and / or the target organ or tissue. Such regulatory sequences can be obtained from any eukaryotic organism such as a plant or plant virus, or can be chemically synthesized. A variety of such transcription control sequences are known to those skilled in the art. Particularly preferred transcription control sequences are promoters that are active in inducing transcription in plants, constitutively or stage and / or tissue-specific, depending on the use of the plant or part (s) thereof. .

植物細胞の安定したトランスフェクションのため、またはトランスジェニック植物の構築のために適切な多くのベクターは、例えば、Pouwels et al.,Cloning Vectors:A Laboratory Manual,1985,supp.1987、Weissbach and Weissbach,Methods for Plant Molecular Biology,Academic Press,1989、およびGelvin et al.,Plant Molecular Biology Manual,Kluwer Academic Publishers,1990に記載されている。典型的には、植物発現ベクターには、例えば、5’および3’調節配列の転写制御下の1つ以上のクローン化された植物遺伝子、ならびに優性選択可能なマーカーを含む。そのような植物発現ベクターには、プロモーター調節領域(例えば、誘導もしくは構成的、環境もしくは発生的調節、または細胞もしくは組織特異的発現を制御する調節領域)、転写開始出発部位、リボソーム結合部位、RNAプロセッシングシグナル、転写終結部位、および/またはポリアデニル化シグナルを含むこともできる。   Many vectors suitable for stable transfection of plant cells or for the construction of transgenic plants are described, for example, in Pouwels et al. , Cloning Vectors: A Laboratory Manual, 1985, sup. 1987, Weissbach and Weissbach, Methods for Plant Molecular Biology, Academic Press, 1989, and Gelvin et al. , Plant Molecular Biology Manual, Kluwer Academic Publishers, 1990. Typically, plant expression vectors include, for example, one or more cloned plant genes under transcriptional control of 5 'and 3' regulatory sequences, and a dominant selectable marker. Such plant expression vectors include promoter regulatory regions (eg, regulatory regions that control inducible or constitutive, environmental or developmental regulation, or cell or tissue specific expression), transcription initiation sites, ribosome binding sites, RNA Processing signals, transcription termination sites, and / or polyadenylation signals can also be included.

植物細胞中において活性である多くの構成的プロモーターが記載されている。植物中において構成的発現に好適なプロモーターには、カリフラワーモザイクウイルス(CaMV)35Sプロモーター、ゴマノハグサモザイクウイルス(FMV)35S、サトウキビ桿状ウイルスプロモーター、ツユクサ黄色斑紋ウイルスプロモーター、リブロース−1,5−ビス−リン酸カルボキシラーゼの小サブユニットからの光誘導性プロモーター、イネサイトゾルトリオースリン酸イソメラーゼプロモーター、アラビドプシスのアデニンホスホリボシルトランスフェラーゼプロモーター、イネアクチン1遺伝子プロモーター、マンノピンシンターゼおよびオクトピンシンターゼプロモーター、Adhプロモーター、スクロースシンターゼプロモーター、R遺伝子複合体プロモーター、ならびにクロロフィルα/β結合タンパク質遺伝子プロモーターが含まれるが、これらに限定されない。これらのプロモーターは、植物中において発現されるDNAベクターを作製するために使用されており、例えば、国際公開第WO84/02913号を参照されたい。これらのプロモーターのすべては、様々な型の植物発現性組み換えDNAベクターを作製するために使用されている。   A number of constitutive promoters that are active in plant cells have been described. Examples of promoters suitable for constitutive expression in plants include cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter, cynomolgus mosaic virus (FMV) 35S, sugarcane rod-shaped virus promoter, communis yellow spotted virus promoter, ribulose-1,5-bis-phosphorus Light inducible promoter from small subunit of acid carboxylase, rice cytosol triose phosphate isomerase promoter, Arabidopsis adenine phosphoribosyltransferase promoter, rice actin 1 gene promoter, mannopine synthase and octopine synthase promoter, Adh promoter, sucrose Synthase promoter, R gene complex promoter, and chlorophyll α / β binding protein inheritance Including, but not limited to, child promoters. These promoters have been used to create DNA vectors that are expressed in plants, see, eg, International Publication No. WO 84/02913. All of these promoters have been used to create various types of plant-expressing recombinant DNA vectors.

植物の源組織、例えば、葉、種子、根、または茎の発現の目的のために、本発明において利用されるプロモーターは、これらの特定組織中において相対的に高い発現を有することが好ましい。この目的のために、組織もしくは細胞に特異的な、または増強された発現を伴う遺伝子に対する多くのプロモーターから選択することができる。文献に報告されているそのようなプロモーターの例には、エンドウ由来の葉緑体グルタミン合成GS2プロモーター、コムギ由来のクロロプラストフルクトース−1,6−ビホスファターゼプロモーター、ジャガイモ由来の核光合成ST−LS1プロモーター、セリン/トレオニンキナーゼプロモーター、およびアラビドプシスサリアナ由来のグルコアミラーゼ(CHS)プロモーターが含まれる。   For the purposes of expression of plant source tissues, such as leaves, seeds, roots or stems, the promoter utilized in the present invention preferably has a relatively high expression in these specific tissues. For this purpose, one can choose from a number of promoters for genes specific for tissue or cells or with enhanced expression. Examples of such promoters reported in the literature include pea-derived chloroplast glutamine synthetic GS2 promoter, wheat-derived chloroplast fructose-1,6-biphosphatase promoter, potato-derived nuclear photosynthetic ST-LS1 promoter , The serine / threonine kinase promoter, and the glucoamylase (CHS) promoter from Arabidopsis thaliana.

(1)熱、(2)光(例えば、エンドウRbcS−3Aプロモーター、トウモロコシRbcSプロモーター)、(3)アブシジン酸等のホルモン、(4)損傷(例えば、WunI)、または(5)化学物質、例えば、ジャスモン酸メチル、サリチル酸、ステロイドホルモン、アルコール、Safeners(第WO97/06269号)によって調節されるプロモーターを含む、環境、ホルモン、化学、および/または発育のシグナルに応答して調節される様々な植物遺伝子プロモーターも、植物細胞中におけるRNA結合タンパク質遺伝子の発現のために使用することができ、または(6)器官特異的プロモーターを用いることも有利であり得る。   (1) heat, (2) light (eg, pea RbcS-3A promoter, corn RbcS promoter), (3) hormones such as abscisic acid, (4) damage (eg, WunI), or (5) chemicals, eg Various plants that are regulated in response to environmental, hormonal, chemical, and / or developmental signals, including promoters regulated by methyl jasmonate, salicylic acid, steroid hormones, alcohol, Safeners (WO 97/06269) Gene promoters can also be used for expression of RNA binding protein genes in plant cells, or (6) it may be advantageous to use organ specific promoters.

本明細書で使用される「植物貯蔵器官特異的プロモーター」という用語は、他の植物組織と比較した場合に、植物の貯蔵器官中における遺伝子転写を選択的に誘導するプロモーターを指す。植物貯蔵器官は、好ましくは種子である。好ましくは、プロモーターは、貯蔵器官中における対象となる遺伝子の発現を誘導するだけである、および/または植物の他の部分、例えば葉における対象となる遺伝子の発現が、ノーザンブロット分析および/またはRT−PCRによって検出不能である。典型的に、プロモーターは、貯蔵器官の生育および発育の間、特に、貯蔵器官中の貯蔵化合物の合成および蓄積期の間の遺伝子の発現を活発にする。そのようなプロモーターは、植物貯蔵器官全体またはその部分だけ、例えば、双子葉植物の種子における種皮、胚、または子葉(複数を含む)、または単子葉植物の種子の内胚乳もしくはアリューロン層において遺伝子発現を活発にすることができる。   The term “plant storage organ-specific promoter” as used herein refers to a promoter that selectively induces gene transcription in a plant storage organ when compared to other plant tissues. The plant storage organ is preferably a seed. Preferably, the promoter only induces the expression of the gene of interest in the storage organ, and / or the expression of the gene of interest in other parts of the plant, for example leaves, is subject to Northern blot analysis and / or RT -Undetectable by PCR. Typically, a promoter activates gene expression during storage organ growth and development, particularly during the synthesis and accumulation phase of storage compounds in the storage organ. Such promoters are gene expression in the whole plant storage organ or only part thereof, for example, seed coat, embryo, or cotyledon (s) in dicotyledonous seeds, or endosperm or aleurone layer of monocotyledonous seeds Can be active.

他のプロモーターを使用して、特定の組織、例えば、種子または果実中においてタンパク質を発現させることもできる。β−コングリシニンに対するプロモーターまたは他の種子特異的プロモーター、例えば、ナピン、ゼイン、リニン、およびファゼオリンプロモーターを使用することができる。一実施形態において、プロモーターは、脂質生合成が行われる組織および器官中における発現を誘導する。そのようなプロモーターは、種子中における脂質組成物を修飾するために適切な時点で種子発育において作用する。一実施形態において、植物貯蔵器官特異的プロモーターは、種子特異的プロモーターである。より好ましい実施形態において、プロモーターは、植物における他の器官、例えば葉と比較して、双子葉植物の胚および/もしくは子葉、または単子葉植物の内胚乳の発現を選択的に誘導する。種子特異的発現のための好ましいプロモーターには、1)デサチュラーゼおよびエロンガーゼ等の種子中の脂質生合成および蓄積に関与する酵素をコードする遺伝子からのプロモーター、2)種子貯蔵タンパク質をコードする遺伝子からのプロモーター、ならびに3)種子中の炭水化物生合成および蓄積に関与する酵素をコードする遺伝子からのプロモーターが含まれる。好適である種子特異的プロモーターは、亜麻リニンプロモーター(例えば、Cnl1またはCnl2)菜種ナピン遺伝子プロモーター(米国特許第5,608,152号)、ビキアファバ(Vicia faba)USPプロモーター(Baumlein et al.,1991)、アラビドプシス(Arabidopsis)オレオシンプロモーター(国際公開第WO98/45461号)、フォセオルスウルガリス(Phaseolus vulgaris)ファゼオリンプロモーター(米国特許第5,504,200号)、ブラッシカ(Brassica)Bce4プロモーター(国際公開第WO91/13980号)、またはレグミンB4プロモーター(Baumlein et al.,1992)、ならびにトウモロコシ、オオムギ、コムギ、ライムギ、イネ等の単子葉植物中において種子特異的発現をもたらすプロモーターである。好適である顕著なプロモーターは、オオムギlpt2もしくはlpt1遺伝子プロモーター(国際公開第WO95/15389号および国際公開第95/23230号)、または国際公開第WO99/16890号に記載されるプロモーター(オオムギホルデイン遺伝子、イネグルテリン遺伝子、イネオリジン遺伝子、イネプロラミン遺伝子、コムギグリアジン遺伝子、コムギグルテリン遺伝子、トウモロコシゼイン遺伝子、オートムギグルテリン遺伝子、モロコシカシリン遺伝子、ライムギセカリン遺伝子由来のプロモーター)である。他のプロモーターには、Broun et al.(1998)、Potenza et al.(2004)、米国特許第20070192902号、および米国特許第20030159173号によって記載されるものが含まれる。一実施形態において、種子特異的プロモーターは、胚、子葉(複数を含む)、または内胚乳等の種子の定義された部分において選択的に発現される。子葉特異的プロモーターには、FP1プロモーター(Ellerstrom et al.,1996)、エンドウレグミンプロモーター(Perrin et al.,2000)、およびインゲンマメフィトヘマグルトニン(phytohemagglutnin)プロモーター(Perrin et al.,2000)が含まれるが、これらに限定されない。さらなる実施形態において、種子特異的プロモーターは、胚中、および/または種子が発芽した後、発現されないか、または低レベルで発現されるだけである。   Other promoters can also be used to express the protein in specific tissues, such as seeds or fruits. Promoters for β-conglycinin or other seed-specific promoters such as napin, zein, linin, and phaseolin promoters can be used. In one embodiment, the promoter induces expression in tissues and organs where lipid biosynthesis occurs. Such promoters act in seed development at the appropriate time to modify the lipid composition in the seed. In one embodiment, the plant storage organ specific promoter is a seed specific promoter. In a more preferred embodiment, the promoter selectively induces the expression of dicotyledonous embryos and / or cotyledons, or monocotyledonous endosperm, compared to other organs in the plant, such as leaves. Preferred promoters for seed-specific expression include 1) promoters from genes encoding enzymes involved in lipid biosynthesis and accumulation in seeds such as desaturases and elongases, 2) from genes encoding seed storage proteins Promoters, and 3) promoters from genes encoding enzymes involved in carbohydrate biosynthesis and accumulation in seeds. Seed-specific promoters that are suitable are flax linin promoters (eg Cnl1 or Cnl2) rapeseed napin gene promoter (US Pat. No. 5,608,152), Vicia faba USP promoter (Baumlein et al., 1991). The Arabidopsis oleosin promoter (International Publication No. WO 98/45461), the Phaseolus vulgaris phaseolin promoter (US Pat. No. 5,504,200), the Brassica Bce4 promoter ( WO91 / 13980), or legumin B4 promoter (Baumlein et al., 1992), as well as maize and barley Is a promoter that provides wheat, rye, seed-specific expression in monocots such as rice. Prominent promoters that are suitable are the barley lpt2 or lpt1 gene promoter (WO 95/15389 and WO 95/23230) or the promoters described in WO 99/16890 (barley hordein gene, Rice glutelin gene, rice lysine gene, rice prolamin gene, wheat gliadin gene, wheat glutelin gene, corn zein gene, oats glutelin gene, sorghum saccharin gene, rye secarin gene-derived promoter). Other promoters include Broun et al. (1998), Potenza et al. (2004), U.S. Patent No. 20070192902, and U.S. Patent No. 20030159173. In one embodiment, the seed specific promoter is selectively expressed in a defined portion of the seed, such as an embryo, cotyledon (s), or endosperm. Cotyledon-specific promoters include the FP1 promoter (Ellerstrom et al., 1996), the pea legumin promoter (Perrin et al., 2000), and the kidney bean phytohemagglutinin promoter (Perrin et al., 2000). Including, but not limited to. In further embodiments, the seed-specific promoter is not expressed or only expressed at low levels in the embryo and / or after the seed has germinated.

複数のプロモーターが存在する場合、各プロモーターは独立して、同じであっても、または異なっていてもよい。   When multiple promoters are present, each promoter may independently be the same or different.

5’非翻訳リーダー配列は、ポリヌクレオチドの異種遺伝子配列を発現するように選択されるプロモーターに由来することができるか、または生成される酵素のコード領域に対して異種であってよく、および必要に応じて、mRNAの翻訳を増加させるように特異的に修飾され得る。   The 5 ′ untranslated leader sequence can be derived from a promoter selected to express the heterologous gene sequence of the polynucleotide, or can be heterologous to the coding region of the enzyme being generated and is necessary And may be specifically modified to increase the translation of mRNA.

転写の終結は、発現ベクターにおける対象となるポリヌクレオチドに作動可能に連結される3’非翻訳DNA配列によって達成される。組み換えDNA分子の3’非翻訳領域は、植物中においてRNAの3’末端にアデニル酸ヌクレオチドを付加させるように機能するポリアデニル化シグナルを含む。3’非翻訳領域は、例えば、植物細胞中において発現される様々な遺伝子から得られ得る。ノパリンシンターゼ3’非翻訳領域、エンドウ小サブユニットRubisco遺伝子由来の3’非翻訳領域、ダイズ7S種子貯蔵タンパク質遺伝子由来の3’非翻訳領域は、この能力において、一般に使用される。アグロオバクテリウム腫瘍誘導性(Ti)プラスミド遺伝子のポリアデニル化シグナルを含む3’転写非翻訳領域も好適である。   Termination of transcription is accomplished by a 3 'untranslated DNA sequence that is operably linked to the polynucleotide of interest in an expression vector. The 3 'untranslated region of the recombinant DNA molecule contains a polyadenylation signal that functions to add adenylate nucleotides to the 3' end of RNA in plants. The 3 'untranslated region can be obtained, for example, from various genes that are expressed in plant cells. The nopaline synthase 3 'untranslated region, the 3' untranslated region from the pea small subunit Rubisco gene, and the 3 'untranslated region from the soybean 7S seed storage protein gene are commonly used in this capacity. Also suitable are 3 'transcribed untranslated regions containing the polyadenylation signal of the Agrobacterium tumor-inducible (Ti) plasmid gene.

組み換えDNA技術は、例えば、宿主細胞内のポリヌクレオチドのコピー数、それらのポリヌクレオチドを転写する効率、得られた転写物を翻訳する効率、および翻訳後修飾の効率を操作することによって、形質転換されたポリヌクレオチドの発現を向上させるために使用することができる。   Recombinant DNA technology transforms, for example, by manipulating the copy number of polynucleotides in the host cell, the efficiency of transcribing those polynucleotides, the efficiency of translating the resulting transcripts, and the efficiency of post-translational modifications. Can be used to improve the expression of the generated polynucleotide.

形質転換細胞の特定を促進するために、組み換えベクターは、望ましくは、本明細書に定義されるポリヌクレオチドの核酸配列として、またはそれに加えて、選択可能なまたはスクリーニング可能なマーカー遺伝子を含む。「マーカー遺伝子」とは、そのマーカー遺伝子を発現している細胞に明確に異なる表現型を付与し、したがって、そのマーカーを有さない細胞とそのような形質転換された細胞を区別することを可能にする遺伝子を意味する。選択可能なマーカー遺伝子は、選択剤(例えば、除草剤、抗生物質、放射線、熱、または非形質転換細胞に損傷を与える他の処理)に対する耐性に基づいて「選択」することができる特徴を持つ。スクリーニング可能なマーカー遺伝子(またはレポーター遺伝子)は、観察または試験を通して、すなわち「スクリーニング」によって特定することができる特徴(例えば、非形質転換細胞中に存在しないβ−グルクロニダーゼ、ルシフェラーゼ、GFP、または他の酵素活性)を持つ。例えば、米国特許第4,399,216号に記載されるように、非連結遺伝子の同時形質転換もまた、植物の形質転換における効率的なプロセスであるため、マーカー遺伝子および対象となるヌクレオチド配列を連結させる必要はない。マーカーの実際の選択は、植物細胞等の選択された細胞と組み合わせて、それが機能的(すなわち、選択的)である限り決定的に重要ではない。   In order to facilitate the identification of transformed cells, the recombinant vector desirably includes a selectable or screenable marker gene as or in addition to the nucleic acid sequence of the polynucleotide as defined herein. A “marker gene” confers a distinctly different phenotype to cells expressing the marker gene, thus allowing differentiation between cells that do not have the marker and such transformed cells It means the gene to make. Selectable marker genes have characteristics that can be “selected” based on resistance to a selection agent (eg, herbicides, antibiotics, radiation, heat, or other treatments that damage non-transformed cells). . Screenable marker genes (or reporter genes) are those features that can be identified through observation or testing, ie by “screening” (eg, β-glucuronidase, luciferase, GFP, or other not present in non-transformed cells). Enzyme activity). For example, as described in US Pat. No. 4,399,216, co-transformation of unlinked genes is also an efficient process in plant transformation, so the marker gene and the nucleotide sequence of interest are There is no need to connect them. The actual selection of the marker is not critical as long as it is functional (ie selective) in combination with a selected cell, such as a plant cell.

植物の形質転換細胞の選択のための例示的な選択可能なマーカーには、ハイグロマイシンB耐性をコードするhyg遺伝子、カナマイシン、パラモマイシン、G418に対する耐性を付与するネオマイシンホスホトランスフェラーゼ(nptII)遺伝子、例えば、欧州特許第EP256223号に記載されるグルタチオン由来の除草剤に対する耐性を付与するラット肝臓由来のグルタチオン−S−トランスフェラーゼ遺伝子、例えば、国際公開第87/05327号に記載される過剰発現の際にホスフィノトリシン等のグルタミン合成酵素阻害剤に対する耐性を付与するグルタミン合成酵素遺伝子、例えば、欧州特許第EP275957号等の選択因子ホスフィノトリシンに対する耐性を付与するストレプトマイセスヴィリドクロモゲネス(Streptomyces viridochromogenes)由来のアセチルトランスフェラーゼ遺伝子、例えば、Hinchee et al.(1988)によって記載されるN−ホスホノメチルグリシンに対する抵抗性を付与する5−エノルシキメート−3−リン酸シンターゼ(EPSPS)をコードする遺伝子、例えば、国際公開第91/02071号に記載されるビアラホスに対する耐性を付与するbar遺伝子、ブロモキシニル(Stalker et al.,1988)に対する耐性を付与するクレブシーラオザエナエ(Klebsiella ozaenae)に由来するbxn等のニトリラーゼ遺伝子、メトトレキサート(Thillet et al.,1988)に対する耐性を付与するジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)遺伝子、イミダゾリノン、スルフォニル尿素、もしくは他のALS阻害化学物質(欧州特許第EP154,204号)に対する耐性を付与する突然変異アセトラクテートシンターゼ遺伝子(ALS)、5−メチルトリプトファンに対する耐性を付与する突然変異アントラニル酸シンターゼ遺伝子、または除草剤に対する耐性を付与するダラポンデハロゲナーゼ遺伝子が含まれるが、これらに限定されない。   Exemplary selectable markers for selection of plant transformed cells include the hyg gene encoding hygromycin B resistance, the neomycin phosphotransferase (nptII) gene that confers resistance to kanamycin, paramomycin, G418, such as A rat liver-derived glutathione-S-transferase gene that confers resistance to the glutathione-derived herbicides described in European Patent No. EP256223, such as phosphine during overexpression as described in WO 87/05327. Streptomyces viridom chromogenes conferring resistance to glutamine synthetase genes, such as finotricine, glutamine synthetase genes that confer resistance to glutamine synthetase inhibitors, for example, the selective factor phosphinotricin, such as European Patent No. EP275957 Streptomyces viridochromogenes) acetyltransferase gene from, for example, Hinchee et al. (1988), a gene encoding 5-enorshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) that confers resistance to N-phosphonomethylglycine, such as bialaphos described in WO 91/02071 Resistance to the bar gene conferring resistance to bromoxynil (Stalker et al., 1988), nitrilase genes such as bxn derived from Klebsiella ozaenae conferring resistance to bromoxynil (Stalker et al., 1988), methotrexate (Thillet et al., 1988) Confer resistance to dihydrofolate reductase (DHFR) gene, imidazolinone, sulfonylurea, or other ALS-inhibiting chemicals (European Patent No. EP154,204) Examples include, but are not limited to, a mutant acetolactate synthase gene (ALS), a mutant anthranilate synthase gene that confers resistance to 5-methyltryptophan, or a dalapon dehalogenase gene that confers resistance to a herbicide.

好ましいスクリーニング可能なマーカーには、様々な発色性基質が知られているβ−グルクロニダーゼ(GUS)酵素をコードするuidA遺伝子、発色性基質が知られている酵素をコードするβ−ガラクトシダーゼ遺伝子、カルシウム感受性バイオルミネセンス検出において用いられ得るエクオリン遺伝子(Prasher et al.,1985)、緑色蛍光タンパク質遺伝子(Niedz et al.,1995)もしくはその誘導体、またはバイオルミネセンス検出を可能にするルシフェラーゼ(luc)遺伝子(Ow et al.,1986)が含まれるが、これらに限定されない。「レポーター分子」とは、その化学的性質によって、タンパク質生成物を参照することによりプロモーター活性の決定を容易にする分析的に確認できるシグナルを提供する分子を意味する。   Preferred screenable markers include a uidA gene encoding a β-glucuronidase (GUS) enzyme for which various chromogenic substrates are known, a β-galactosidase gene encoding an enzyme for which the chromogenic substrate is known, calcium sensitivity The aequorin gene (Prasher et al., 1985), the green fluorescent protein gene (Niedz et al., 1995) or derivatives thereof that can be used in bioluminescence detection, or the luciferase (luc) gene that enables bioluminescence detection ( Ow et al., 1986). By “reporter molecule” is meant a molecule that, by its chemical nature, provides an analytically identifiable signal that facilitates determination of promoter activity by reference to a protein product.

好ましくは、組み換えベクターは、植物細胞等の細胞のゲノム中に安定して組み込まれる。したがって、組み換えベクターは、ゲノム中にまたは細胞の染色体中にベクターを組み込むことを可能にする適切な要素を含むことができる。   Preferably, the recombinant vector is stably integrated into the genome of a cell such as a plant cell. Thus, a recombinant vector can include appropriate elements that allow the vector to be integrated into the genome or into the chromosome of a cell.

転移核酸
転移核酸は、外因性ポリヌクレオチドを細胞に送達するために使用することができ、1つ、好ましくは2つの境界配列、および対象となるポリヌクレオチドを含むことができる。転移核酸は、選択可能なマーカーをコードしても、コードしなくてもよい。好ましくは、転移核酸は、細菌におけるバイナリーベクターの部分を形成し、バイナリーベクターは、この細菌におけるベクターの複製、バイナリーベクターを含む細菌性細胞の選択もしくは維持を可能にする要素をさらに含む。真核細胞への転移の際、バイナリーベクターの転移核酸成分は、真核細胞のゲノムへの組み込みが可能である。
Transfer nucleic acids Transfer nucleic acids can be used to deliver exogenous polynucleotides to cells and can include one, preferably two border sequences, and the polynucleotide of interest. The transfer nucleic acid may or may not encode a selectable marker. Preferably, the transfer nucleic acid forms part of a binary vector in the bacterium, the binary vector further comprising elements that allow replication of the vector in the bacterium, selection or maintenance of bacterial cells containing the binary vector. Upon transfer to a eukaryotic cell, the transferred nucleic acid component of the binary vector can be integrated into the genome of the eukaryotic cell.

本明細書で使用される「染色体外転移核酸」という用語は、アグロオバクテリウム属種等の細菌から植物細胞等の真核細胞に転移することができる核酸分子を指す。染色体外転移核酸は、レシピエント細胞のゲノム中においてその境界内に含まれるヌクレオチド配列の後続の組み込みによって転移することができる要素としてよく知られている遺伝要素である。この点で、転移核酸は、典型的には、2つの「境界」配列によって隣接されるが、場合によっては、一方の末端における単一の境界を使用することができ、転移核酸の第2の末端は、転移プロセスにおいてランダムに生成される。対象となるポリヌクレオチドは、典型的には、転移核酸の左境界様配列と右境界様配列との間に位置する。転移核酸内に含まれるポリヌクレオチドは、その発現、すなわち、ポリヌクレオチドの転写および/または翻訳を容易にする様々な異なるプロモーターおよびターミネーター調節要素に作動可能に連結され得る。アグロバクテリウム属種、例えば、アグロバクテリウムツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)またはアグロバクテリウムリゾゲネス(Agrobacterium rhizogenes)由来の転移DNA(T−DNA)、およびその人工の変異体/突然変異体は、転移核酸の恐らく最も特徴付けられた例である。別の例は、植物由来のT−DNA境界様配列を含むP−DNA(「植物DNA」)である。   The term “extrachromosomal transfer nucleic acid” as used herein refers to a nucleic acid molecule that can be transferred from a bacterium such as an Agrobacterium species to a eukaryotic cell such as a plant cell. Extrachromosomal transfer nucleic acids are genetic elements well known as elements that can be transferred by subsequent integration of nucleotide sequences contained within their boundaries in the genome of a recipient cell. In this regard, the transfer nucleic acid is typically flanked by two “boundary” sequences, but in some cases a single boundary at one end can be used and the second of the transfer nucleic acid The ends are randomly generated in the transfer process. The polynucleotide of interest is typically located between the left and right border-like sequences of the transfer nucleic acid. The polynucleotide contained within the transfer nucleic acid can be operably linked to a variety of different promoter and terminator regulatory elements that facilitate its expression, ie, transcription and / or translation of the polynucleotide. Transfer DNA (T-DNA) from Agrobacterium species, for example, Agrobacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes, and artificial variants / mutants thereof are: Probably the most characterized example of a transfer nucleic acid. Another example is P-DNA containing plant-derived T-DNA border-like sequences (“plant DNA”).

本明細書で使用される「T−DNA」は、例えば、アグロバクテリウムツメファシエンスTiプラスミドの、またはアグロバクテリウムリゾゲネスRiプラスミド由来の、またはT−DNAとして作用するその人工の変異体に由来するT−DNAを指す。T−DNAは、右および左境界配列の両方を含むT−DNA全体を含み得るが、転移のためにシスにおいて必要とされる最小の配列、すなわち、右およびT−DNA境界配列を含むことのみ必要である。本発明のT−DNAは、(存在する場合)右および左境界配列の間のどこかで、対象となるポリヌクレオチドをそれらに挿入した。vir遺伝子等の植物細胞へのT−DNAの転移のためにトランスにおいて必要とされる因子をコードする配列は、T−DNAに挿入され得るか、またはT−DNAと同じレプリコン上に存在し得るか、または好ましくはアグロバクテリウム宿主中における適合性レプリコン上のトランスにおいて存在する。そのような「バイナリーベクター系」は、当技術分野でよく知られている。   As used herein, “T-DNA” refers to, for example, an Agrobacterium tumefaciens Ti plasmid or from an Agrobacterium rhizogenes Ri plasmid or an artificial variant thereof that acts as a T-DNA. Refers to the derived T-DNA. T-DNA may contain the entire T-DNA including both right and left border sequences, but only contain the minimal sequence required in cis for transposition, ie, right and T-DNA border sequences is necessary. The T-DNA of the present invention inserted the polynucleotide of interest into them somewhere between the right and left border sequences (if present). Sequences encoding factors required in trans for transfer of T-DNA to plant cells, such as the vir gene, can be inserted into T-DNA or can be present on the same replicon as T-DNA. Or preferably present in trans on a compatible replicon in an Agrobacterium host. Such “binary vector systems” are well known in the art.

本明細書で使用される「P−DNA」は、植物ゲノムから単離された転移核酸、またはその人工の変異体/突然変異体を指し、各末端に、または一方の末端のみに、T−DNA境界様配列を含む。境界様配列は、好ましくは、アグロバクテリウム属種、例えば、アグロバクテリウムツメファシエンスまたはアグロバクテリウムリゾゲネス由来のT−DNA境界配列と、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも90%、または少なくとも95%であるが、100%未満の配列同一性を共有する。したがって、P−DNAは、P−DNA内に含まれるヌクレオチド配列を、例えば、アグロバクテリウム由来の別の細胞に転移させるために、T−DNAの代わりに使用することができる。転移されるべき外因性ポリヌクレオチドの挿入前に、P−DNAは、クローン化を容易にするために修飾され得、好ましくは、いかなるタンパク質をコードすべきではない。P−DNAは、それが少なくとも右境界配列および好ましくは左境界配列も含むことを特徴とする。   As used herein, “P-DNA” refers to a transfer nucleic acid isolated from a plant genome, or an artificial variant / mutant thereof, at each end or only at one end. Contains DNA border-like sequences. The border-like sequence is preferably at least 50%, at least 60%, at least 70%, and at least 50%, at least 60%, at least 70% 75%, at least 80%, at least 90%, or at least 95% but share less than 100% sequence identity. Thus, P-DNA can be used in place of T-DNA to transfer the nucleotide sequence contained within P-DNA to another cell, eg, derived from Agrobacterium. Prior to insertion of the exogenous polynucleotide to be transferred, the P-DNA can be modified to facilitate cloning and preferably should not encode any protein. The P-DNA is characterized in that it also contains at least a right border sequence and preferably a left border sequence.

本明細書で使用される、転移核酸の「境界」配列は、植物または細菌等の選択された生物から単離され得るか、またはその人工の変異体/突然変異体であり得る。境界配列は、ポリヌクレオチドの転移を促進し、かつ容易にし、レシピエント細胞ゲノム中におけるその組み込みを容易にすることができる。一実施形態において、境界配列は、5〜100塩基対(bp)の長さ、10〜80bpの長さ、15〜75bpの長さ、15〜60bpの長さ、15〜50bpの長さ、15〜40bpの長さ、15〜30bpの長さ、16〜30bpの長さ、20〜30bpの長さ、21〜30bpの長さ、22〜30bpの長さ、23〜30bpの長さ、24〜30bpの長さ、25〜30bpの長さ、または26〜30bpの長さである。アグロバクテリウム属種由来のT−DNA由来の境界配列は、当技術分野においてよく知られており、Lacroix et al.(2008)、Tzfira and Citovsky(2006)、およびGlevin(2003)に記載されているものが含まれる。   As used herein, a “boundary” sequence of a transfer nucleic acid can be isolated from a selected organism, such as a plant or a bacterium, or can be an artificial variant / mutant thereof. The border sequence can facilitate and facilitate transfer of the polynucleotide and facilitate its integration in the recipient cell genome. In one embodiment, the border sequence is 5-100 base pairs (bp) long, 10-80 bp long, 15-75 bp long, 15-60 bp long, 15-50 bp long, 15 -40 bp length, 15-30 bp length, 16-30 bp length, 20-30 bp length, 21-30 bp length, 22-30 bp length, 23-30 bp length, 24- It is 30 bp long, 25-30 bp long, or 26-30 bp long. Border sequences derived from T-DNA from Agrobacterium species are well known in the art and are described in Lacroix et al. (2008), Tzfila and Citovsky (2006), and Glevin (2003).

従来、アグロバクテリウム属種のみが、植物細胞に遺伝子を転移するために使用されているが、現在、アグロバクテリウム属種と同様の方法で作用する、特定された/発育されている多数の系が存在する。いくつかの非アグロバクテリウム種は、近年、遺伝子転移に対してコンピテントとなるように遺伝的に修飾されている(Chung et al.,2006、Broothaerts et al.,2005)。これらには、リゾビウム属種NGR234、シノリゾビウムメリロティ(Sinorhizobium meliloti)およびメゾリゾビウムロティ(Mezorhizobium loti)が含まれる。細菌は、形質転換プロセスのために必要とされる機構を有する細菌、すなわち、アグロバクテリウムTiプラスミド、および別々の小さいバイナリープラスミド上に存在するT−DNAセグメントによってコードされる一連の病原性遺伝子を提供することによって遺伝子転移に対してコンピテントとされる。この方法において操作される細菌は、異なる植物組織(葉ディスク、カルス、および卵円形組織)、単子葉植物または双子葉植物、ならびに様々な異なる植物種(例えば、タバコ、イネ)を形質転換することができる。   Traditionally, only Agrobacterium species have been used to transfer genes into plant cells, but there are currently a number of identified / developed species that act in a manner similar to Agrobacterium species. A system exists. Some non-Agrobacterium species have been genetically modified in recent years to be competent for gene transfer (Chung et al., 2006, Brootherts et al., 2005). These include Rhizobium sp. NGR234, Sinorhizobium meriroti and Mezorhizobium loti. Bacteria contain a series of virulence genes encoded by T-DNA segments present on bacteria with the mechanisms required for the transformation process, namely the Agrobacterium Ti plasmid, and a separate small binary plasmid. Making it competent for gene transfer. Bacteria manipulated in this way transform different plant tissues (leaf discs, callus and oval tissues), monocotyledonous or dicotyledonous plants, and various different plant species (eg tobacco, rice). Can do.

本明細書で使用される「トランスフェクション」、「形質転換」という用語、およびそれらの変形は、通常、互換的に使用される。「トランスフェクトされた」または「形質転換された」細胞は、対象となるポリヌクレオチド(複数を含む)を導入するために操作され得るか、またはそれに由来する子孫細胞であり得る。   As used herein, the terms “transfection”, “transformation” and variations thereof are usually used interchangeably. A “transfected” or “transformed” cell can be a progeny cell that can be engineered or derived from the polynucleotide (s) of interest.

組み換え細胞
本発明はまた、組み換え細胞、例えば、本明細書に定義された1つ以上のポリヌクレオチドまたはベクター、またはそれらの組み合わせで形質転換された宿主細胞である 組み換え植物細胞も提供する。「組み換え細胞」という用語は、本明細書で「トランスジェニック細胞」という用語と互換的に使用される。本発明の好適な細胞には、例えば、本明細書に記載のポリペプチドまたは酵素をコードする、本発明のポリヌクレオチドまたは組み換えベクターと形質転換され得るあらゆる細胞が含まれる。細胞は、好ましくは、それによって脂質を生成するために使用することができる細胞である。組み換え細胞は、培養における細胞、インビトロにおける細胞、または例えば植物等の生物における、または例えば、種子もしくは葉の器官における細胞であり得る。好ましくは、細胞は、植物中にあり、より好ましくは植物の種子中にあり、より好ましくはベニバナ等の油糧種子植物の種子中にある。一実施形態において、植物細胞は、本明細書に記載される脂肪酸組成物を有する脂質または油を含む。
Recombinant cells The present invention also provides recombinant cells, eg, recombinant plant cells that are host cells transformed with one or more polynucleotides or vectors, or combinations thereof, as defined herein. The term “recombinant cell” is used interchangeably herein with the term “transgenic cell”. Suitable cells of the invention include, for example, any cell that can be transformed with a polynucleotide or recombinant vector of the invention that encodes a polypeptide or enzyme described herein. The cell is preferably a cell that can thereby be used to produce lipids. Recombinant cells can be cells in culture, cells in vitro, or cells in organisms such as plants, or in seed or leaf organs, for example. Preferably, the cells are in the plant, more preferably in the seed of the plant, more preferably in the seed of an oilseed plant such as safflower. In one embodiment, the plant cell comprises a lipid or oil having a fatty acid composition as described herein.

ポリヌクレオチド(複数を含む)が導入される宿主細胞は、非形質転換細胞、または少なくとも1つの核酸で既に形質転換されている細胞のいずれかであり得る。そのような核酸は、脂質合成と関連していても、関連していなくてもよい。本発明の宿主細胞は、本明細書に定義されるポリペプチド(複数を含む)を内因的に(すなわち、天然に)生成することが可能であり得、その場合、それから由来する組み換え細胞は、ポリペプチド(複数を含む)を生成する増強された能力を有するか、または本発明の少なくとも1つのポリヌクレオチドで形質転換された後にのみ、当該ポリペプチド(複数を含む)を生成することが可能であり得る。一実施形態において、本発明の組み換え細胞は、非極性脂質を生成する増強された能力を有する。細胞は、原核性または真核性であり得る。好ましい宿主細胞は、酵母、藻類、および植物細胞である。好ましい実施形態において、植物細胞は、種子細胞であり、具体的には、種子の子葉または内胚乳中における細胞である。本発明の宿主細胞として有用な藻類細胞の例には、例えば、クラミドモナス種(Chlamydomonas sp.)(例えば、緑藻クラミドモナス(Chlamydomonas reinhardtii))、ドゥナリエラ種(Dunaliella sp.)、ヘマトコックス種(Haematococcus sp.)、コレラ種(Chlorella sp.)、スラウストキトリウム種(Thraustochytrium sp.)、シゾキトリウム種(Schizochytrium sp.)、およびボルノックス種(Volvox sp)が含まれる。   The host cell into which the polynucleotide (s) is introduced can be either an untransformed cell or a cell that has already been transformed with at least one nucleic acid. Such nucleic acids may or may not be associated with lipid synthesis. The host cell of the invention may be capable of endogenously (ie, naturally) producing the polypeptide (s) as defined herein, in which case the recombinant cell derived therefrom is It is possible to produce the polypeptide (s) only after having an enhanced ability to produce the polypeptide (s) or after being transformed with at least one polynucleotide of the invention. possible. In one embodiment, the recombinant cells of the present invention have an enhanced ability to produce nonpolar lipids. The cell can be prokaryotic or eukaryotic. Preferred host cells are yeast, algae, and plant cells. In a preferred embodiment, the plant cell is a seed cell, specifically a cell in a seed cotyledon or endosperm. Examples of algal cells useful as host cells of the present invention include, for example, Chlamydomonas sp. (Eg, Chlamydomonas reinhardtii), Dunaliella sp., Hematocox sp. ), Cholera sp., Thraustochytrium sp., Schizochytrium sp., And Volvox sp.

宿主細胞は、発酵プロセスに適している生物、例えば、ヤローウィアリポリティカ(Yarrowia lipolytica)または他の酵母であり得る。   The host cell can be an organism suitable for the fermentation process, such as Yarrowia lipolytica or other yeast.

トランスジェニック植物
本発明はまた、本発明の外因性ポリヌクレオチドまたはポリペプチド、本発明の細胞、本発明のベクター、またはこれらの組み合わせを含む植物も提供する。「植物」という用語は、植物全体を指すが、「その部分」という用語は、植物器官(例えば、葉、茎、根、花、果実)、単細胞(例えば、花粉)、種子、種子部分、例えば胚、内胚乳、胚盤、もしくは種皮、植物組織、例えば維管束組織、植物細胞、およびそれらの子孫を指す。本明細書で使用される植物部分は、植物細胞を含む。
Transgenic plants The present invention also provides a plant comprising an exogenous polynucleotide or polypeptide of the present invention, a cell of the present invention, a vector of the present invention, or a combination thereof. The term “plant” refers to the whole plant, but the term “part thereof” refers to plant organs (eg leaves, stems, roots, flowers, fruits), single cells (eg pollen), seeds, seed parts, eg Refers to embryo, endosperm, scutellum or seed coat, plant tissue, such as vascular tissue, plant cells, and their progeny. Plant parts as used herein include plant cells.

本明細書で使用される「植物」という用語は、その最も広い意味で使用される。それには、草本の任意の種、観賞植物、または装飾用植物、作物もしくは穀草類(例えば、油糧種子植物、トウモロコシ、大豆)、飼料もしくは飼い葉、果物もしくは野菜植物、香草植物、木本、花植物、または木等が含まれるが、これらに限定されない。それは、植物を任意の特定の構造に限定することを意味するわけではない。それはまた、単細胞植物(例えば、微細藻)を指す。植物に関して「その部分」という用語は、植物細胞および同じものの子孫、主にコロニー(例えば、ボルボックス)に分化される複数の植物細胞、植物の発育のあらゆる段階で存在する構造、または植物組織を指す。そのような構造には、葉、茎、花、果実、ナッツ、根、種子、種皮、胚が含まれるが、これらに限定されない。「植物組織」という用語は、葉、茎、花、果実、ナッツ、根、種子に存在するものを含む分化および未分化組織、例えば、胚組織、内胚乳、真皮組織(例えば、表皮、周皮)、維管束組織(例えば、木部、師部)、または基本組織(柔組織、厚角組織、および/もしくは厚膜組織細胞を含む)、ならびに培養における細胞(例えば、単細胞、プロトプラスト、カルス、胚等)を含む。植物組織は、in planta、器官培養、組織培養、または細胞培養状態であってよい。   As used herein, the term “plant” is used in its broadest sense. This includes any herbaceous species, ornamental plants or ornamental plants, crops or cereals (eg oilseed plants, corn, soy), feed or fodder, fruit or vegetable plants, herbaceous plants, woody books, flowers Although a plant or a tree etc. are included, it is not limited to these. It does not mean that the plant is limited to any particular structure. It also refers to unicellular plants (eg, microalgae). The term “parts” with respect to plants refers to plant cells and progeny of the same, multiple plant cells that differentiate mainly into colonies (eg, Volboxes), structures that exist at every stage of plant development, or plant tissue. . Such structures include, but are not limited to, leaves, stems, flowers, fruits, nuts, roots, seeds, seed coats, embryos. The term “plant tissue” refers to differentiated and undifferentiated tissues, including those present in leaves, stems, flowers, fruits, nuts, roots, seeds, eg, embryonic tissues, endosperm, dermal tissues (eg, epidermis, pericytes) ), Vascular tissue (eg, xylem, phloem), or basic tissue (including soft tissue, thick tissue, and / or thick tissue cells), and cells in culture (eg, single cells, protoplasts, callus, Including embryos). The plant tissue may be in planta, organ culture, tissue culture, or cell culture state.

「トランスジェニック植物」、「遺伝的に修飾された植物」、またはその変形は、同じ種、変種、または栽培品種の野生型植物においては見出されない導入遺伝子を含む植物を指す。本発明の文脈において定義されるトランスジェニック植物は、所望の植物またはその部分において、本明細書に定義される少なくとも1つのポリペプチドの生成をもたらすように組み換え技術を用いて遺伝的に修飾された植物およびそれらの子孫を含む。「トランスジェニック植物部分」は、対応する意味を有する。   A “transgenic plant”, “genetically modified plant”, or variant thereof refers to a plant that contains a transgene that is not found in wild-type plants of the same species, variety, or cultivar. A transgenic plant as defined in the context of the present invention has been genetically modified using recombinant technology to result in the production of at least one polypeptide as defined herein in the desired plant or part thereof. Includes plants and their progeny. “Transgenic plant part” has a corresponding meaning.

「種子」および「穀粒」という用語は、本明細書に使用される関連用語であり、重複する意味を有する。「穀粒」は、成熟した穀粒、例えば、収穫された穀粒またはなお植物にあるが収穫の準備が整っている穀粒を指すが、文脈に従って、吸水または発芽の後の穀粒を指すこともできる。成熟した穀粒は、一般に、約18〜20%未満の水分含有率を有する。「種子」は、「発育中の種子」、ならびに成熟した穀粒であるが、吸水または発芽の後の穀粒ではない、「穀粒」を含む。本明細書で使用される「発育中の種子」は、典型的には、受精または開花後の植物の繁殖構造において見出される成熟前の種子を指すが、植物から単離された成熟前のかかる種子を指すこともできる。in planta法における種子発育は、一般に、早期、中期、後期の発育に分けられる。   The terms “seed” and “grain” are related terms used herein and have overlapping meanings. “Kernel” refers to a mature kernel, eg, a harvested kernel or a kernel that is still in a plant but is ready for harvest, but depending on the context, refers to a kernel after water absorption or germination You can also. Mature kernels generally have a moisture content of less than about 18-20%. “Seeds” includes “growing seeds” as well as “grains” that are mature kernels, but not after absorption or germination. As used herein, a “developing seed” typically refers to a pre-mature seed found in the fertilization structure of a plant after fertilization or flowering, but such pre-mature seed isolated from a plant It can also refer to seeds. Seed development in the in planta method is generally divided into early, intermediate, and late development.

本明細書で使用される「植物貯蔵器官」という用語は、例えば、タンパク質、炭水化物、脂質の形態で貯蔵エネルギーに特化した植物の部分を指す。植物貯蔵器官の例は、種子、果実、塊根、および塊茎である。本発明の好ましい植物貯蔵器官は、種子である。   As used herein, the term “plant storage organ” refers to a part of a plant that specializes in stored energy, for example in the form of proteins, carbohydrates, lipids. Examples of plant storage organs are seeds, fruits, tuberous roots and tubers. The preferred plant storage organ of the present invention is seed.

本明細書で使用される「栄養組織」または「栄養部分」という用語またはその変形は、植物の有性生殖のための器官、または種をつける器官、または花、果実、もしくは種子等の密接に関連した組織または器官を含まない、任意の植物組織、器官、または部分である。栄養組織および部分には、少なくとも植物の葉、幹(原木(bolt)およびひこばえを含むが、頭部は含まない)、塊茎および根が含まれるが、花、花粉、種皮、胚および内胚乳を含む種子、中果皮を含む果実、種子を含む鞘、および種子を含む頭部は含まれない。一実施形態において、植物の栄養部分は、気生植物部分である。別のまたはさらなる実施形態において、栄養部分は、葉または茎等の緑色の部分である。栄養部分には、主に植物の光合成能力または関連機能を提供するまたは支援する、あるいは植物を固着することに関与するかかる部分が含まれる。   As used herein, the term “nutritive tissue” or “nutritive part” or variations thereof are closely related to organs for sexual reproduction of plants, or seeding organs, or flowers, fruits or seeds. Any plant tissue, organ, or part that does not include an associated tissue or organ. The vegetative tissues and parts include at least plant leaves, trunks (including bolts and snails but not heads), tubers and roots, but flowers, pollen, seed coats, embryos and inner Seeds containing endosperm, fruits containing mesocarp, sheaths containing seeds, and heads containing seeds are not included. In one embodiment, the vegetative part of the plant is an aerial plant part. In another or further embodiment, the nutritional part is a green part such as a leaf or stem. Nutritional parts include such parts that primarily provide or support the photosynthetic ability or related function of the plant, or are involved in anchoring the plant.

本明細書で使用される「表現型的に通常」という用語は、遺伝的に修飾された植物またはその部分、特に、貯蔵器官、例えば、未修飾の植物またはその植物と比較した場合、生育し、繁殖する能力が著しく低下していない、本発明の種子を指す。一実施形態において、表現型的に通常の遺伝的に修飾された植物またはその部分は、本明細書に定義される少なくとも1つの外因性ポリヌクレオチドを含み、当該ポリヌクレオチド(複数を含む)を含まない対応する植物または部分と本質的に同一である生育または繁殖する能力を有する。好ましくは、生物量、生育速度、発芽速度、貯蔵器官の大きさ、種子の大きさ、および/または生成された生存種子の数は、同一の条件下で生育させた場合、当該外因性ポリヌクレオチドを欠いている植物のものの90%を下回ることはない。この用語は、野生型植物と異なり得るが、商業的目的のための植物の有用性を生じさせない植物の特徴を包含しない。   As used herein, the term “phenotypically normal” refers to a plant that grows when compared to a genetically modified plant or part thereof, particularly a storage organ, such as an unmodified plant or plant thereof. , Refers to seeds of the present invention whose ability to reproduce has not been significantly reduced. In one embodiment, the phenotypically normal genetically modified plant or part thereof comprises at least one exogenous polynucleotide as defined herein and comprises said polynucleotide (s) Has the ability to grow or reproduce that is essentially identical to the corresponding plant or part not. Preferably, the biomass, growth rate, germination rate, storage organ size, seed size, and / or number of viable seeds produced are such exogenous polynucleotides when grown under the same conditions No less than 90% of plants lacking The term does not encompass plant features that may differ from wild-type plants, but do not give rise to the utility of the plant for commercial purposes.

本発明の実施によって提供されるか、本発明の実施における使用が企図される植物は、単子葉植物および双子葉植物の両方を含む。好ましい実施形態において、本発明の植物は、作物植物(例えば、穀物および豆類、トウモロコシ、コムギ、ジャガイモ、タピオカ、イネ、モロコシ、キビ、キャッサバ、オオムギ、もしくはエンドウ)、または他の豆類である。植物は、食用の根、塊茎、葉、茎、花、または果実の生産のために生育させ得る。植物は、野菜または鑑賞植物であってよい。本発明の植物は、ベニバナ(カルタムスチンクトリウス)、トウモロコシ(ゼアマイス)、ナタネ(ブラシカナプス、ブラシカラパ種)、他のブラシカ、例えば、ルタバガ(ブラシカナポブラシカ)、カラシ(ブラシカユンセア)、エチオピアカラシ(ブラシカカリナタ(Brassica carinata))、ハマナ(クラムベアビッシニカ)、カメリナ(カメリナサティバ)、サトウダイコン(ベタウルガリス(Beta ulgaris))、クローバー(トリフォリウム種(Trifolium sp.))、亜麻(リナムウシタチシマム)、ムラサキウマゴヤ(メディカゴサティバ(Medicago sativa))、イネ(オリザサティバ)、ライ麦(セカレケラレ(Secale cerale))、モロコシ(ソルガムビコロール(Sorghum bicolor)、ソルガムブルガレ(Sorghum vulgare))、ヒマワリ(ヘリアンサスアナス)、コムギ(トリチウムアエスチブム(Tritium aestivum))、大豆(グリシンマックス)、タバコ(ニコチアナタバカム)、ジャガイモ(ソラヌムツベロスム(Solanum tuberosum))、ピーナッツ(アラキスヒポゲア)、綿実(ゴシッピウムヒルスツム)、サツマイモ(リプモエアバタツス(Lopmoea batatus))、キャッサバ(マニホトエスクレンタ(Manihot esculenta))、コーヒー(コフェア(Cofea)属種)、ココナッツ(ココスヌシフェラ)、パイナップル(アナナコモスス(Anana comosus))、柑橘類の樹木(シトラス(Citrus)属種)、ココア(テオブロマカカオ(Theobroma cacao))、茶(カメリアセネンシス(Camellia senensis))、バナナ(ムサ(Musa)属種)、アボカド(ペルセアアメリカナ(Persea americana))、イチジク(フィクスカシカ(Ficus casica))、グァバ(プシディウムグアジャバ(Psidium guajava))、マンゴー(マンギフェラインディカ(Mangifer indica))、オリーブ(オレアユーロパエア)、パパイヤ(カリカパパヤ(Carica papaya))、カシュー(アナカルデイウムオクシデンタレ)、マカデミア(マカダミアインテルグリフォリア)、アーモンド(プルヌスアミグダルス)、ジャトロファクルカス(Jatropha curcas)、ルピン、ユーカリ、パーム、ナッツセージ、ポンガミア、オーツ、またはオオムギであり得る。   Plants provided by the practice of the present invention or contemplated for use in the practice of the present invention include both monocotyledonous and dicotyledonous plants. In preferred embodiments, the plants of the present invention are crop plants (eg, cereals and beans, corn, wheat, potato, tapioca, rice, sorghum, millet, cassava, barley, or peas), or other beans. Plants can be grown for the production of edible roots, tubers, leaves, stems, flowers, or fruits. The plant may be a vegetable or an appreciation plant. Plants of the present invention include safflower (Cartams tinctorius), corn (zeamais), rapeseed (brush kanapus, brush kalapa species), other brassica, for example, rutabaga (brush canapo brassica), mustard (brush kayunsea), ethiopia mustard ( Brush cacarinata (Brassica carinata), hamana (Clam Bear vicinica), camelina (Camelina sativa), sugar beet (Beta ulgaris), clover (Trifolium sp.), Flax (Linham cattle) Tachishimamu), Murasakikimagoya (Medicago sativa), Rice (Oryza sativa), Rye (Secale cerale), Sorghum (Sorghum) Bicolor (Sorghum bicolor), Sorghum vulgare, sunflower (Helianthus anthus), wheat (Tritium aestivum), soybean (Glycine max), tobacco (Nicotiana tabacum), potato (solanum) Tuberosum (Solanum tuberosum), Peanuts (Arakis Hippogea), Cottonseed (Gosippium hillstum), Sweet Potato (Lopmoea battus), Cassava (Manihot esculenta, Manihot esculent) (Cofaea genus species), coconut (cocos nufera), pineapple (anana comosus), Tachibana tree (Citrus spp.), Cocoa (Theobroma cacao), tea (Camellia senensis), banana (Musa spp.), Avocado (Percea America) Persian americana), figs (Ficus casica), guava (Psidium guajava), mango (Mangifer indica), olives (Orepapaia) (Carica papaya)), Cashew (Anacardium Occidentale), Macadamia (Macadamia interglifolia), Almond (Prunus amygda) Scan), Ja Toro factory Lucas (Jatropha curcas), lupine, eucalyptus, palm, nuts sage, Pongamia, may be a Oats or barley,.

他の好ましい植物には、C4草類、例えば、アンドロプゴンゲラルディ(Andropogon gerardi)、Bouteloua curtipendula、B.gracilis、Buchloe dactyloides、Panicum virgatum、Schizachyrium scoparium、ミスカンサス(Miscanthus)種、例えば、Miscanthus x giganteusおよびMiscanthus sinensis、Sorghastrum nutans、Sporobolus cryptandrus、スイッチグラス(Panicum virgatum)、サトウキビ(Saccharum officinarum)、Brachyaria;C3草類、例えば、Elymus canadensis、豆類Lespedeza capitataおよびPetalostemum villosum、広葉草本Aster azureus;ならびに木本植物、例えば、Quercus ellipsoidalisおよびQ.macrocarpaが含まれる。   Other preferred plants include C4 grasses such as Andropogon gerardi, Bouteloua curtipendula, B. et al. gracilis, Buchloe dactyloides, Panicum virgatum, Schizachyrium scoparium, miscanthus (Miscanthus) species, e.g., Miscanthus x giganteus and Miscanthus sinensis, Sorghastrum nutans, Sporobolus cryptandrus, switch grass (Panicum virgatum), sugar cane (Saccharum officinarum), Brachyaria; C3 grass For example, Elymus canadensis, legumes Lepedeza capitata and Petalostem villosum, broadleaf herb Aster azureus; Rabi and woody plants, such as Quercus ellipsisalis and Q. macrocarpa is included.

好ましい実施形態において、植物は、被子植物である。   In a preferred embodiment, the plant is an angiosperm.

好ましい実施形態において、植物は、油糧種子植物、好ましくは油糧種子作物植物である。本明細書で使用される「油糧種子植物」は、植物の種子からの脂質の商業的生産のために使用される植物種である。本明細書での「商業的生産」は、収益の代わりに販売のための、脂質、好ましくは油の生産を意味する。油糧種子植物は、アブラナ(ナタネ等)、トウモロコシ、ヒマワリ、ベニバナ、大豆、モロコシ、亜麻(アマニ)、またはサトウダイコンであってよい。さらに、油糧種子植物は、他のアブラナ属、綿実、ピーナッツ、ポピー、ルタバガ、マスタード、トウゴマ、ゴマ、ベニバナ、またはナッツを生成する植物であってよい。植物は、その果実、例えば、オリーブ、アブラヤシ、またはココナッツ中において高レベルの脂質を生成することができる。本発明が適用され得る園芸植物は、レタス、エンダイブ、またはキャベツ、ブロッコリー、もしくはカリフラワーを含む野菜のアブラナ属である。本発明は、タバコ、ウリ科植物、ニンジン、イチゴ、トマト、またはコショウにおいて適用され得る。より好ましい植物は、発育中の種子が非光合成であり、「白色種子」植物としても称される、油糧種子植物であり、例えば、ベニバナ、ヒマワリ、綿実、およびトウゴマである。   In a preferred embodiment, the plant is an oil seed plant, preferably an oil seed crop plant. As used herein, an “oil seed plant” is a plant species used for the commercial production of lipids from plant seeds. “Commercial production” herein means the production of lipids, preferably oils, for sale instead of revenue. The oilseed plant may be rape (such as rapeseed), corn, sunflower, safflower, soybean, sorghum, flax (linseed), or sugar beet. Furthermore, the oilseed plant may be a plant that produces other Brassica, cottonseed, peanuts, poppies, rutabaga, mustard, castor sesame, sesame, safflower, or nuts. Plants can produce high levels of lipids in their fruits, such as olives, oil palm, or coconut. The horticultural plants to which the present invention can be applied are lettuce, endive or vegetable Brassica genus including cabbage, broccoli or cauliflower. The invention can be applied in tobacco, cucurbits, carrots, strawberries, tomatoes or peppers. More preferred plants are oilseed plants in which the developing seeds are non-photosynthetic and are also referred to as “white seed” plants, for example safflower, sunflower, cottonseed, and castor.

好ましい実施形態において、トランスジェニック植物は、その子孫が所望の表現型について分離しないように導入されたそれぞれおよびすべての遺伝子(導入遺伝子)についてホモ接合性である。トランスジェニック植物はまた、導入された導入遺伝子(複数を含む)についてヘテロ接合性、好ましくは、例えば、雑種種子から生育したF1子孫の場合等の導入遺伝子について一様にヘテロ接合性であってよい。そのような植物は、当技術分野でよく知られている雑種強勢等の利点を提供することができる。
In a preferred embodiment, the transgenic plant is homozygous for each and every gene (transgene) introduced so that its progeny do not segregate for the desired phenotype. The transgenic plant may also be heterozygous for the introduced transgene (s), preferably uniformly heterozygous for the transgene, such as for example in the case of F1 progeny grown from hybrid seed. . Such plants can provide advantages such as hybrid strength well known in the art.

植物の形質転換
トランスジェニック植物は、概ね、Slater et al.,Plant Biotechnology−The Genetic Manipulation of Plants,Oxford University Press(2003)、およびChristou and Klee,Handbook of Plant Biotechnology,John Wiley and Sons(2004)に記載されているもの等の当技術分野で知られている技術を用いて生成することができる。
Plant Transformation Transgenic plants are generally described in Slater et al. , Plant Biotechnology-The Genetic Manipulation of Plants, Oxford University Press (2003), and Christow and Klee, Handbook of Biotechnology Can be generated using technology.

本明細書で使用される「安定して形質転換する」、「安定して形質転換された」という用語およびそれらの変形は、ポリヌクレオチドが、それらの存在に対して積極的に選択する必要なく、細胞分裂の間に子孫細胞に転移されるような細胞のゲノムへのポリヌクレオチドの組み込みを指す。安定した形質転換細胞またはその子孫は、当技術分野で知られている任意の手段、例えば、染色体DNAにおけるサザンブロットまたはゲノムDNAの原位置ハイブリダイゼーションによって選択および/または特定され得る。   As used herein, the terms “stablely transformed”, “stablely transformed” and variations thereof eliminate the need for polynucleotides to actively select for their presence. Refers to the integration of a polynucleotide into the genome of a cell such that it is transferred to progeny cells during cell division. Stable transformed cells or their progeny can be selected and / or identified by any means known in the art, such as Southern blots on chromosomal DNA or in situ hybridization of genomic DNA.

一過性発現のために、または植物細胞ゲノム中におけるDNAの安定した組み込みのために、DNAが、全植物組織、植物器官、または組織培養中の外植体において細胞に導入され得るので、アグロバクテリウム媒介転移は、遺伝子を植物細胞中に導入するための広く適用可能な系である。DNAを植物細胞中に導入するためのアグロバクテリウム媒介植物を組み込むベクターの使用は、当技術分野においてよく知られている(例えば、米国特許第5177010号、同第5104310号、同第5004863号、または同第5159135号を参照されたい)。転移すべきDNAの領域は、境界配列によって限定され、介在性DNA(T−DNA)が、通常、植物ゲノム中に挿入される。さらに、T−DNAの組み込みは、再配列をほとんどもたらさない相対的に厳密なプロセスである。アグロバクテリウム媒介形質転換が効率的であるそれらの植物の変種において、遺伝子転移の容易かつ定義された性質のため、それは最適な方法である。好ましいアグロバクテリウム形質転換ベクターは、大腸菌ならびにアグロバクテリウムにおける複製が可能であり、記載されるような好都合な操作を可能にする(Klee et al.,In:Plant DNA Infectious Agents,Hohn and Schell,eds.,Springer−Verlag,New York,pp.179−203(1985))。   Since DNA can be introduced into cells in whole plant tissues, plant organs, or explants in tissue culture for transient expression or for stable integration of DNA in the plant cell genome, agro Bacterial mediated transfer is a widely applicable system for introducing genes into plant cells. The use of vectors that incorporate Agrobacterium-mediated plants to introduce DNA into plant cells is well known in the art (eg, US Pat. Nos. 5,177,010, 5,104,310, 5,004863, Or see No. 5159135). The region of DNA to be transferred is limited by the border sequence, and intervening DNA (T-DNA) is usually inserted into the plant genome. Furthermore, T-DNA integration is a relatively rigorous process that results in little rearrangement. In those plant varieties where Agrobacterium-mediated transformation is efficient, it is an optimal method because of the easy and defined nature of gene transfer. Preferred Agrobacterium transformation vectors are capable of replication in E. coli as well as Agrobacterium, allowing convenient manipulation as described (Klee et al., In: Plant DNA Infectious Agents, Hohn and Schel, eds., Springer-Verlag, New York, pp. 179-203 (1985)).

使用され得る加速法には、例えば、マイクロプロジエクタイルボンバードメント(microprojectile bombardment)等が含まれる。形質転換する核酸分子を植物細胞に送達するための方法の一例は、マイクロプロジエクタイルボンバードメントである。この方法は、Yang et al., Particle Bombardment Technology for Gene Transfer, Oxford Press, Oxford, England(1994)によって概説されている。核酸をコーティングし、推進力によって細胞に送達され得る非生物学的粒子(マイクロプロジエクタイル)。そのような方法は、当該技術分野でよく知られている。別の実施形態において、プラスチドを安定して形質転換させることができる。高等植物におけるプラスチド形質転換について開示された方法には、選択可能なマーカーを含むDNAの粒子銃送達、および相同組み換えによるプラスチドゲノムへのDNAの標的化が含まれる(米国特許第5,451,513号、米国特許第5,545,818号、米国特許第5,877,402号、米国特許第5,932479号、および国際公開第WO99/05265号)。   Acceleration methods that can be used include, for example, microprojectile bombardment and the like. One example of a method for delivering a transforming nucleic acid molecule to a plant cell is microprojectile bombardment. This method is described in Yang et al. , Particle Bombardment Technology for Gene Transfer, Oxford Press, Oxford, England (1994). Non-biological particles (microprojectiles) that can be coated with nucleic acids and delivered to cells by propulsion. Such methods are well known in the art. In another embodiment, plastids can be stably transformed. Disclosed methods for plastid transformation in higher plants include particle gun delivery of DNA containing a selectable marker and targeting of the DNA to the plastid genome by homologous recombination (US Pat. No. 5,451,513). No., US Pat. No. 5,545,818, US Pat. No. 5,877,402, US Pat. No. 5,932,479, and International Publication No. WO 99/05265).

植物プロトプラストの形質転換は、リン酸カルシウム沈殿、ポリエチレングリコール処理、エレクトロポレーション、およびこれらの処理の組み合わせに基づいた方法を使用して達成され得る。異なる植物変種へのこれらの系の適用は、プロトプラストからその特定の植物系統を再生する能力に依存する。プロトプラストから穀類の再生のための例示的な方法が記載されている(Fujimura et al.,1985、Toriyama et al.,1986、Abdullah et al.,1986)。   Transformation of plant protoplasts can be achieved using methods based on calcium phosphate precipitation, polyethylene glycol treatment, electroporation, and combinations of these treatments. The application of these systems to different plant varieties depends on the ability to regenerate that particular plant line from protoplasts. Exemplary methods for the regeneration of cereals from protoplasts have been described (Fujimura et al., 1985, Toriyama et al., 1986, Abdullah et al., 1986).

また、細胞形質転換の他の方法を使用することができ、本方法には、花粉への直接DNA転移によって、植物の繁殖器官への植物へのDNAの直接注射によって、または、未熟胚の細胞へのDNAの直接注射、続いて、乾燥した胚の再水和によって、植物中へのDNAの導入が含まれるが、これらに限定されない。   Other methods of cell transformation can also be used, including direct DNA transfer to pollen, direct injection of DNA into plants into plant propagation organs, or cells of immature embryos Incorporation of DNA into plants by, but not limited to, direct injection of DNA into a plant followed by rehydration of dried embryos.

単一の植物プロトプラストからの、または様々な形質転換された外植片からの植物の再生、発育、および培養は、当技術分野においてよく知られている(Weissbach et al.,In:Methods for Plant Molecular Biology,Academic Press,San Diego,Calif.,(1988))。この再生および生育プロセスは、典型的には、形質転換細胞の選択のステップ、それらの個々の細胞を、通常の胚発育期を経て根付き苗木期まで培養するステップを含む。トランスジェニック胚および種子は、同様に再生される。その後、得られたトランスジェニック根付き苗条を土壌等の適切な生育培地中に植える。   Plant regeneration, development, and culture from a single plant protoplast or from various transformed explants is well known in the art (Weissbach et al., In: Methods for Plants). Molecular Biology, Academic Press, San Diego, Calif., (1988)). This regeneration and growth process typically includes the steps of selecting transformed cells, culturing those individual cells through the normal embryonic development stage to the rooted seedling stage. Transgenic embryos and seeds are similarly regenerated. Thereafter, the obtained transgenic rooted shoots are planted in an appropriate growth medium such as soil.

外来、外因性遺伝子を含む植物の発育または再生は、当技術分野でよく知られている。好ましくは、再生植物を自家受粉させて、ホモ接合型トランスジェニック植物を提供する。それ以外の場合、再生植物から得られた花粉は、作物学的に重要な系列の種子から生育した植物に交配する。逆に、これらの重要な系列の植物からの花粉を使用して、再生植物に受粉する。所望のポリヌクレオチドを含む本発明のトランスジェニック植物は、当業者によく知られている方法を使用して栽培される。   The development or regeneration of plants containing foreign and exogenous genes is well known in the art. Preferably, the regenerated plant is self-pollinated to provide a homozygous transgenic plant. In other cases, pollen obtained from regenerated plants is crossed to plants grown from agronomically important series of seeds. Conversely, pollen from these important families of plants is used to pollinate regenerated plants. The transgenic plants of the present invention containing the desired polynucleotide are cultivated using methods well known to those skilled in the art.

主としてアグロバクテリウムツメファシエンスの使用による、双子葉植物を形質転換するための方法、およびトランスジェニック植物を得るための方法が、綿(米国特許第5,004,863号、米国特許第5,159,135号、米国特許第5,518,908号)、大豆(米国特許第5,569,834号、米国特許第5,416,011号)、アブラナ属(米国特許第5,463,174号)、ピーナッツ(Cheng et al.,1996)、およびエンドウマメ(Grant et al.,1995)について公開されている。   Methods for transforming dicotyledonous plants, primarily through the use of Agrobacterium tumefaciens, and methods for obtaining transgenic plants are described in cotton (US Pat. No. 5,004,863, US Pat. 159,135, US Pat. No. 5,518,908), soybean (US Pat. No. 5,569,834, US Pat. No. 5,416,011), Brassica (US Pat. No. 5,463,174) No.), peanuts (Cheng et al., 1996), and peas (Grant et al., 1995).

外因性核酸の導入によって遺伝子変異を植物中に導入するためのコムギおよびオオムギ等の穀物植物の形質転換方法、ならびにプロトプラストまたは未成熟植物胚からの植物の再生方法は、当技術分野でよく知られており、例えば、カナダ特許第2,092,588号、オーストラリア特許第61781/94号、オーストラリア特許第667939号、米国特許第6,100,447号、国際公開PCT/米国特許第97/10621号、米国特許第5,589,617号、米国特許第6,541,257号を参照されたい。再生可能なコムギ細胞は、好ましくは、未成熟胚の胚盤、成熟胚、これらから誘導されたカルス、または分裂組織に由来する。   Methods for transforming cereal plants, such as wheat and barley, and methods for regenerating plants from protoplasts or immature plant embryos to introduce genetic mutations into plants by introduction of exogenous nucleic acids are well known in the art. For example, Canadian Patent No. 2,092,588, Australian Patent No. 61781/94, Australian Patent No. 667939, US Patent No. 6,100,447, International Publication No. PCT / US Patent No. 97/10621 U.S. Pat. No. 5,589,617, U.S. Pat. No. 6,541,257. Renewable wheat cells are preferably derived from immature embryo scutellum, mature embryo, callus derived therefrom, or meristem.

トランスジェニック細胞および植物中の導入遺伝子の存在を確認するために、ポリメラーゼ鎖反応(PCR)増幅またはサザンブロット分析は、当業者に知られている方法を使用して行われ得る。一旦トランスジェニック植物が得られると、それらを生育させて、植物組織または所望の表現型を有する部分を生成することができる。その植物組織または植物部分を収穫してもよいし、および/または種子を回収してもよい。種子は、所望の特徴を有する組織または部分を有するさらなる植物を生育させるための源として役立つことができる。   To confirm the presence of the transgene in transgenic cells and plants, polymerase chain reaction (PCR) amplification or Southern blot analysis can be performed using methods known to those skilled in the art. Once transgenic plants are obtained, they can be grown to produce plant tissue or parts having the desired phenotype. The plant tissue or plant part may be harvested and / or seeds may be recovered. Seeds can serve as a source for growing additional plants with tissues or parts having the desired characteristics.

アグロバクテリウムまたは他の形質転換方法を使用して形成されるトランスジェニック植物は、典型的には、1つの染色体上に単一のトランスジェニック遺伝子座を含有する。そのようなトランスジェニック植物は、付加遺伝子(複数を含む)についてヘミ接合性であると称され得る。より好ましくは、付加遺伝子(複数を含む)についてホモ接合性であるトランスジェニック植物、つまり、2つの付加遺伝子(染色体対のそれぞれの染色体上の同じ遺伝子座に1つの遺伝子)を含有するトランスジェニック植物である。ホモ接合型トランスジェニック植物は、ヘミ接合型トランスジェニック植物を自家受精させ、生成した種子の一部を発芽させ、得られた植物を対象となる遺伝子について分析することによって得られ得る。   Transgenic plants formed using Agrobacterium or other transformation methods typically contain a single transgenic locus on one chromosome. Such transgenic plants can be referred to as being hemizygous for the additional gene (s). More preferably, a transgenic plant that is homozygous for the additional gene (s), ie, a transgenic plant that contains two additional genes (one gene at the same locus on each chromosome of a chromosome pair) It is. A homozygous transgenic plant can be obtained by self-fertilizing a hemizygous transgenic plant, germinating a part of the produced seed, and analyzing the obtained plant for the gene of interest.

また、2つの独立して分離した外因性遺伝子または遺伝子座を含有する2つの異なるトランスジェニック植物を交配させて(掛け合わせて)、両組の遺伝子または遺伝子座を含有する子孫を生成することもできることも理解されるべきである。適切なF1子孫の自殖は、外因性遺伝子または遺伝子座の両方についてホモ接合性である植物を生成することができる。栄養繁殖のように、親植物への戻し交配および非トランスジェニック植物との異系交配もまた、企図される。異なる形質および作物のために一般的に用いられる他の育種方法の記載は、Fehr,In:Breeding Methods for Cultivar Development,Wilcox J.ed.,American Society of Agronomy,Madison Wis.(1987)において見出され得る。   Alternatively, two different transgenic plants containing two independently isolated exogenous genes or loci can be crossed (crossed) to produce offspring containing both sets of genes or loci. It should also be understood that it can be done. Proper breeding of the appropriate F1 progeny can generate plants that are homozygous for both the exogenous gene or locus. Backcrossing to the parent plant and outcrossing with non-transgenic plants are also contemplated, such as vegetative propagation. A description of other breeding methods commonly used for different traits and crops is described in Fehr, In: Breeding Methods for Cultivation Development, Wilcox J. et al. ed. , American Society of Agronomy, Madison Wis. (1987).

ベニバナの形質転換については、特定の有用な方法がBelide et al.(2011)によって記載される。
For safflower transformation, certain useful methods are described by Belide et al. (2011).

TILLING
一実施形態において、TILLING(ゲノムにおける標的誘導の局所病変)を使用して、例えば、Δ12デサチュラーゼ、パルミトイル−ACPチオエステラーゼ、ω6もしくはΔ6デサチュラーゼ活性をコードする遺伝子、またはそれらのうちの2つ以上の組み合わせの内因性遺伝子をノックアウトする植物を生成することができる。
TILLING
In one embodiment, TILLING (a target-induced local lesion in the genome) is used, for example, a gene encoding Δ12 desaturase, palmitoyl-ACP thioesterase, ω6 or Δ6 desaturase activity, or two or more thereof Plants can be generated that knock out the combined endogenous genes.

第一のステップにおいて、新規の単一の塩基対変化等の導入する突然変異を、種子(または花粉)を化学的変異原で処理することによって、植物集団に誘導し、その後、植物を突然変異が安定に遺伝される世代へと進ませる。DNAを抽出し、集団のすべてのメンバーからの種子を貯蔵し、長時間繰り返してアクセスすることができる供給源を作製する。   In the first step, introducing mutations such as new single base pair changes are induced in the plant population by treating the seed (or pollen) with chemical mutagens and then mutating the plants To a generation that is stably inherited. DNA is extracted and seeds from all members of the population are stored, creating a source that can be accessed repeatedly over time.

TILLINGアッセイために、PCRプライマーが、対象となる単一の遺伝子標的を特異的に増幅するように設計される。標的が遺伝子ファミリーのメンバーまたは倍数体ゲノムの一部である場合、特異性が、特に重要である。次に、色素標識したプライマーを使用して、複数の個人のプールしたDNAからPCR生成物を増幅することができる。これらのPCR生成物を変性させ、再度アニーリングして、ミスマッチの塩基対の形成を可能にする。ミスマッチまたはヘテロ二本鎖は、天然の単一ヌクレオチド多型(SNP)(すなわち、集団に由来するいくつかの植物が、同じ多型を有すると考えられる)および誘導されたSNP(すなわち、ごく少数の植物が突然変異を示すと考えられる)の両方を表す。ヘテロ二本鎖の形成後、ミスマッチDNAを認識し、切断するCelI等のエンドヌクレオチドの使用が、TILLING集団内で新規SNPを発見するのに重要である。   For TILLING assays, PCR primers are designed to specifically amplify a single gene target of interest. Specificity is particularly important when the target is a member of a gene family or part of a polyploid genome. The dye product can then be used to amplify the PCR product from pooled DNA from multiple individuals. These PCR products are denatured and re-annealed to allow the formation of mismatched base pairs. Mismatches or heteroduplexes are natural single nucleotide polymorphisms (SNPs) (ie several plants from the population are considered to have the same polymorphism) and induced SNPs (ie very few) Are considered to exhibit mutations). The use of an endonucleotide such as CelI that recognizes and cleaves the mismatched DNA after heteroduplex formation is important for discovering new SNPs within the TILLING population.

このアプローチを使用して、何千もの植物をスクリーニングして、ゲノムの任意の遺伝子または特異的領域中に単一の塩基対変化、ならびにわずかな挿入または欠失(1〜30bp)を有する個体を特定し得る。アッセイされるゲノム断片は、0.3〜1.6kbのサイズ範囲とし得る。8倍のプール、1.4kbの断片(SNP検出がノイズのため問題がある断片の末端はカウントしない)およびアッセイあたり96レーンで、この組み合わせにより、ゲノムDNAの最大百万の塩基対を単回のアッセイでスクリーニングすることが可能となり、これは、TILLINGをハイスループット手法にする。
TILLINGは、さらに、Slade and Knauf(2005)、およびHenikoff et al.(2004)において記載されている。
Using this approach, thousands of plants can be screened for individuals with a single base pair change in any gene or specific region of the genome, as well as slight insertions or deletions (1-30 bp) It can be specified. The genomic fragment to be assayed can range in size from 0.3 to 1.6 kb. 8x pool, 1.4 kb fragment (not counting the ends of fragments where SNP detection is a problem due to noise) and 96 lanes per assay, this combination allows single up to 1 million base pairs of genomic DNA This makes TILLING a high-throughput approach.
TILLING is further described in Slade and Knauf (2005), and Henikoff et al. (2004).

突然変異の効率的な検出を可能にすることに加えて、ハイスループットTILLING手法は、天然の多型の検出のためにも理想的である。したがって、未確認の相同性DNAを既知の配列とのヘテロ二本鎖化によって精査することは、多型部位の数および位置を明らかにする。少なくともいくつかの反復数多型を含む、ヌクレオチド変化ならびにわずかな挿入および欠失が特定される。これは、Ecotillingと称される(Comai et al.,2004)。   In addition to enabling efficient detection of mutations, the high-throughput TILLING approach is also ideal for detecting natural polymorphisms. Thus, probing unidentified homologous DNA by heteroduplexing with a known sequence reveals the number and location of polymorphic sites. Nucleotide changes and minor insertions and deletions are identified, including at least some repeat number polymorphisms. This is called Ecotilling (Comai et al., 2004).

各SNPは、数ヌクレオチド以内のそのおよその位置によって記録される。したがって、その流動性に基づいて、各ハプロタイプをアーカイブ化することができる。配列データは、ミスマッチ切断アッセイで用いられる同じ増幅DNAのアリコートを使用して、相対的に少し増加させた努力により得ることができる。単一の反応のために左または右の配列決定プライマーは、多型への近接性により選択される。シークエンサーのソフトウェアは、多重アラインメントを行い、それぞれの場合においてゲルバンドで確認される塩基変化を発見する。   Each SNP is recorded by its approximate position within a few nucleotides. Therefore, each haplotype can be archived based on its fluidity. Sequence data can be obtained with a relatively slightly increased effort using aliquots of the same amplified DNA used in the mismatch cleavage assay. The left or right sequencing primer for a single reaction is selected by its proximity to the polymorphism. The sequencer software performs multiple alignments and finds base changes identified in the gel bands in each case.

Ecotillingは、全長を配列決定するよりもより安価で行うことができ、この方法が、現在、ほとんどのSNP発見のために使用される。突然変異した植物由来のDNAプールではなく、整列させた生態型DNAを含むプレートをスクリーニングすることができる。検出がほぼ塩基対の解像度で、ゲル上でなされ、背景パターンもレーン間で一定であるため、同一のサイズのバンドを一致させることができ、そのため、単一のステップでSNPを発見し、遺伝型を決定することができる。このように、スクリーニングのために使用される同じPCR生成物のアリコートをDNA配列決定に供し得るという事実によって、SNPの最終的な配列決定が単純であり、効率的である。   Ecotilling can be performed cheaper than sequencing the full length, and this method is currently used for most SNP discovery. Rather than mutated plant-derived DNA pools, plates containing aligned ecotype DNA can be screened. Detection is done on a gel with approximately base-pair resolution, and the background pattern is constant across lanes, so bands of the same size can be matched, thus discovering SNPs in a single step, The type can be determined. Thus, due to the fact that an aliquot of the same PCR product used for screening can be subjected to DNA sequencing, the final sequencing of the SNP is simple and efficient.

突然変異誘発手順
突然変異植物系統を生成するための技法は、当技術分野で知られている。突然変異植物を生成するために使用することができる突然変異原の例には、照射および化学変異誘発が含まれる。突然変異体はまた、T−DNA挿入およびトランスポゾン誘導型突然変異誘発のような技法によっても生成され得る。植物における任意の所望の遺伝子における突然変異は、当技術分野で知られている、人工的なジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)、TALエフェクター(TALEN)、またはCRISPR技術(Cas9型ヌクレアーゼを使用)による部位特異的な方法において導入することができる。突然変異誘発手順は、植物の任意の親細胞、例えば、種子または組織培養中の親細胞において行われ得る。
Mutagenesis Procedures Techniques for generating mutant plant lines are known in the art. Examples of mutagens that can be used to generate mutant plants include irradiation and chemical mutagenesis. Mutants can also be generated by techniques such as T-DNA insertion and transposon-induced mutagenesis. Mutations in any desired gene in plants are site-specific due to artificial zinc finger nuclease (ZFN), TAL effector (TALEN), or CRISPR technology (using Cas9 type nuclease) known in the art. Can be introduced in a conventional manner. The mutagenesis procedure can be performed on any parental cell of the plant, eg, the parental cell in seed or tissue culture.

化学的突然変異原は、化学的性質、例えば、アルキル化剤、架橋剤等によって分類することができる。有用な化学的突然変異原には、N−エチル−N−ニトロソ尿素(ENU)、N−メチル−N−ニトロソ尿素(MNU)、塩酸プロカルバジン、クロラムブシル、シクロホスファミド、メタンスルホン酸メチル(MMS)、メタンスルホン酸エチル(EMS)、硫酸ジエチル、アクリルアミド単量体、トリエチレンメラミン(TEM)、メルファラン、ナイトロジェンマスタード、ビンクリスチン、ジメチルニトロソアミン、N−メチル−N’−ニトロ−ニトロソグアニジン(MNNG)、7,12ジメチルベンズアントラセン(DMBA)、エチレンオキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、およびビスルファンを含むが、これらに限定されない。   Chemical mutagens can be classified by chemical properties, such as alkylating agents, cross-linking agents, and the like. Useful chemical mutagens include N-ethyl-N-nitrosourea (ENU), N-methyl-N-nitrosourea (MNU), procarbazine hydrochloride, chlorambucil, cyclophosphamide, methyl methanesulfonate (MMS). ), Ethyl methanesulfonate (EMS), diethyl sulfate, acrylamide monomer, triethylenemelamine (TEM), melphalan, nitrogen mustard, vincristine, dimethylnitrosamine, N-methyl-N′-nitro-nitrosoguanidine (MNNG) ), 7,12 dimethylbenzanthracene (DMBA), ethylene oxide, hexamethylphosphoramide, and bisulphane.

突然変異を誘導するための好適な照射の一例は、ガンマ照射、例えば、セシウム137線源によって供給されるものである。ガンマ照射は、好ましくは、約60〜200Kradの線量、最も好ましくは、約60〜90Kradに線量で植物細胞に与えられる。   An example of a suitable irradiation for inducing mutations is that provided by gamma irradiation, for example a cesium 137 source. Gamma irradiation is preferably given to plant cells at a dose of about 60-200 Krad, most preferably at a dose of about 60-90 Krad.

植物は、典型的には、所望の遺伝的修飾を達成するために十分ではあるが、細胞の生存能および細胞が植物に再生される能力を完全に破壊するには不十分な期間、突然変異原に曝露される。   Plants are typically mutated for a period of time that is sufficient to achieve the desired genetic modification, but insufficient to completely destroy cell viability and the ability of the cells to regenerate into the plant. Exposed to the raw.

上記の突然変異誘発手順は、典型的には、1000の植物のうち少なくとも1つの頻度で対象となる遺伝子の突然変異体の生成をもたらし、突然変異した植物の集団のスクリーニングが、対象となるあらゆる遺伝子の突然変異体を特定する実行可能な手段であることを意味する。突然変異体の特定はまた、超並列ヌクレオチド配列決定技術によって達成することもできる。   The mutagenesis procedure described above typically results in the generation of a mutant of the gene of interest at a frequency of at least one out of 1000 plants, and screening of a population of mutated plants is subject to any It is meant to be a viable means of identifying gene mutants. Mutant identification can also be achieved by massively parallel nucleotide sequencing techniques.

マーカー利用選抜
マーカー利用選抜は、古典的な繁殖プログラムにおいて反復親と戻し交配する場合に必要とされるヘテロ接合植物を選択する、広く認識されている方法である。各戻し交配世代の植物の集団は、戻し交配集団において通常は1:1の比率で存在する対象となる遺伝子についてヘテロ接合であり、その分子マーカーを使用して、遺伝子の2つの対立遺伝子を識別することができる。例えば、若い苗条からDNAを抽出し、遺伝子移入された所望の形質についての特異的マーカーで試験することにより、エネルギーおよび資源をより少ない植物に集中させながら、さらなる戻し交配のための植物の早期選択がなされる。戻し交配プログラムをさらに迅速化するために、完全に種子を成熟させるのではなく、未成熟種子からの胚(開花後25日目)を切り取り、滅菌状態下に栄養培地で生育させ得る。三つ葉の段階でDNA抽出と組み合わせて使用される「胚救助法(embryo rescue)」と称される、このプロセスおよび所望の遺伝子型についての分析は、その後の反復親へのさらなる戻し交配のために温室または野外で成熟するまで育成し得る、所望の形質を持つ植物の迅速選択を可能にする。
Marker-based selection Marker-based selection is a widely recognized method of selecting heterozygous plants that are required for backcrossing with recurrent parents in a classical breeding program. The population of plants of each backcross generation is heterozygous for the gene of interest that is usually present in a 1: 1 ratio in the backcross population and uses its molecular markers to distinguish between the two alleles of the gene can do. For example, early selection of plants for further backcrossing while extracting energy from young shoots and testing with specific markers for the introgressed desired trait, concentrating energy and resources on fewer plants Is made. To speed up the backcross program further, instead of fully maturing the seeds, embryos from immature seeds (25 days after flowering) can be cut and grown in nutrient medium under sterile conditions. This process and analysis for the desired genotype, referred to as “embryo rescue”, used in combination with DNA extraction at the trefoil stage, is for further backcrossing to subsequent recurrent parents. Allows rapid selection of plants with the desired traits that can be grown to maturity in the greenhouse or outdoors.

FAD2、FATB、またはFAD6遺伝子を検出することができる当技術分野で知られているあらゆる分子生物学的手法が、本発明の方法において使用することができる。そのような方法には、核酸増幅の使用、核酸配列決定、適切に標識されたプローブとの核酸ハイブリダイゼーション、一本鎖立体配座解析(SSCA)、変性剤濃度勾配ゲル電気泳動(DGGE)、ヘテロ二本鎖分析(HET)、化学的切断分析(CCM)、触媒核酸切断、またはそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない(例えば、Lemieux,2000、Langridge et al.,2001を参照のこと)。本発明はまた、所望の表現型を与える(例えば)FAD2、FATB、またはFAD6遺伝子の対立遺伝子に連結される多型を検出するための分子マーカーの使用も含む。そのような方法には、制限断片長多型(RFLP)、RAPD、増幅断片長多型(AFLP)、およびマイクロサテライト(単純配列反復、SSR)多型の検出または分析が含まれる。密接に連結されたマーカーは、Langridge et al.(2001)によって概説されている、バルクセグレガンド分析等の当技術分野でよく知られている方法によって容易に得ることができる。   Any molecular biological technique known in the art that can detect the FAD2, FATB, or FAD6 gene can be used in the methods of the invention. Such methods include the use of nucleic acid amplification, nucleic acid sequencing, nucleic acid hybridization with appropriately labeled probes, single stranded conformational analysis (SSCA), denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE), Includes, but is not limited to, heteroduplex analysis (HET), chemical cleavage analysis (CCM), catalytic nucleic acid cleavage, or combinations thereof (see, eg, Lemieux, 2000, Langridge et al., 2001). about). The invention also includes the use of molecular markers to detect polymorphisms linked to alleles of the FAD2, FATB, or FAD6 gene (for example) that give the desired phenotype. Such methods include detection or analysis of restriction fragment length polymorphism (RFLP), RAPD, amplified fragment length polymorphism (AFLP), and microsatellite (simple sequence repeat, SSR) polymorphism. Closely linked markers are described in Langridge et al. (2001) and can be readily obtained by methods well known in the art, such as bulk segregand analysis.

「ポリメラーゼ連鎖反応」(「PCR」)は、「上流」および「下流」プライマーから成る「プライマーの対」または「プライマーのセット」、および重合の触媒、例えば、DNAポリメラーゼ、典型的には、熱的に安定なポリメラーゼ酵素を使用して、標的ポリヌクレオチドで複製コピーを作製する反応である。PCRのための方法は、当技術分野で知られており、例えば、「PCR」(Ed.M.J.McPherson and S.G Moller(2000) BIOS Scientific Publishers Ltd,Oxford)において教示される。PCRは、植物細胞から単離されたmRNAを逆転写することから得られるcDNA上で行われ得る。しかしながら、PCRが植物細胞から単離されたゲノムDNA上で行われる場合、それは、概ね、より容易であろう。   “Polymerase chain reaction” (“PCR”) consists of a “primer pair” or “primer set” consisting of “upstream” and “downstream” primers, and a catalyst for polymerization, such as a DNA polymerase, typically heat A reaction that makes a replicative copy with a target polynucleotide using a chemically stable polymerase enzyme. Methods for PCR are known in the art and are taught, for example, in “PCR” (Ed. M. J. McPherson and S. G. Moller (2000) BIOS Scientific Publishers Ltd, Oxford). PCR can be performed on cDNA obtained from reverse transcription of mRNA isolated from plant cells. However, if PCR is performed on genomic DNA isolated from plant cells, it will generally be easier.

プライマーは、標的配列に配列特異的な様式でハイブリダイズし、PCRの間に伸長することが可能であるオリゴヌクレオチド配列である。単位複製配列またはPCR生成物またはPCR断片または増幅生成物は、プライマーおよび標的配列の新しく合成されたコピーを含む伸長生成物である。多重PCR系は、1つを超える単位複製配列の同時生成をもたらす複数セットのプライマーを含む。プライマーは、標的配列と完全に一致するものであってもよいし、特定の標的配列内に制限酵素または触媒核酸認識/切断部位の導入をもたらし得る内部のミスマッチ塩基を含むものであってもよい。また、プライマーは、単位複製配列の捕捉または検出を容易にするために、さらなる配列を含む、および/または修飾もしくは標識されたヌクレオチドを含むものであってもよい。DNAの熱変性、相補配列へのプライマーのアニーリング、ポリメラーゼによるアニーリングされたプライマーの伸長の反復サイクルは、標的配列の指数関数的に増幅をもたらす。標的または標的配列または鋳型という用語は、増幅される核酸配列を指す。   A primer is an oligonucleotide sequence that can hybridize to a target sequence in a sequence-specific manner and extend during PCR. An amplicon or PCR product or PCR fragment or amplification product is an extension product that contains primers and a newly synthesized copy of the target sequence. Multiplex PCR systems include multiple sets of primers that result in the simultaneous generation of more than one amplicon. Primers may be perfectly matched to the target sequence or may contain internal mismatch bases that may result in the introduction of restriction enzymes or catalytic nucleic acid recognition / cleavage sites within the specific target sequence. . The primer may also include additional sequences and / or modified or labeled nucleotides to facilitate capture or detection of amplicons. Repeated cycles of heat denaturation of DNA, annealing of primers to complementary sequences, and extension of annealed primers by polymerase result in exponential amplification of the target sequence. The term target or target sequence or template refers to the nucleic acid sequence to be amplified.

ヌクレオチド配列の直接配列決定のための方法は、当業者によく知られており、例えば、Ausubel et al.(上記参照)およびSambrook et al.(上記参照)に見出され得る。配列決定は、任意の適切な方法、例えば、ジデオキシ配列決定、化学的配列決定、またはその変形によって実施され得る。直接配列決定は、特定配列のいかなる塩基対の変異も判定するという利点を有する。   Methods for direct sequencing of nucleotide sequences are well known to those skilled in the art and are described, for example, in Ausubel et al. (See above) and Sambrook et al. (See above). Sequencing can be performed by any suitable method, such as dideoxy sequencing, chemical sequencing, or variations thereof. Direct sequencing has the advantage of determining any base pair variation in a particular sequence.

ハイブリダイゼーションに基づく検出システムには、TaqManアッセイおよび分子ビーコンアッセイ(米国特許第US5,925,517号)が含まれるが、これらに限定されない。TaqManアッセイ(米国特許第US5,962,233号)は、染料の対が蛍光共鳴エネルギー転移(FRET)を介して相互作用するように、一方の末端に供与体染料、他方の末端に受容体染料を有する、対立遺伝子特異的(ASO)プローブを使用する。   Hybridization-based detection systems include, but are not limited to, TaqMan assay and molecular beacon assay (US Pat. No. 5,925,517). The TaqMan assay (US Pat. No. 5,962,233) uses a donor dye at one end and an acceptor dye at the other end so that the dye pair interacts via fluorescence resonance energy transfer (FRET). An allele specific (ASO) probe is used.

一実施形態において、実施例7に記載される方法を、選択および繁殖プログラムに使用して、ol突然変異を有するベニバナ植物を特定し、選択する。例えば、本方法は、
i)5’−ATAAGGCTGTGTTCACGGGTTT−3’(配列番号140)および5’−GCTCAGTTGGGGATACAAGGAT−3’(配列番号141)、ならびに
ii)5’−AGTTATGGTTCGATGATCGACG−3’(配列番号142)および5’−TTGCTATACATATTGAAGGCACT−3(配列番号143)のプライマーのセットのうちの1つまたは両方を使用して、植物から得られたゲノムDNA上で増幅反応を行うことを含む。
In one embodiment, the method described in Example 7 is used in a selection and breeding program to identify and select safflower plants with an ol mutation. For example, the method
i) 5'-ATAAGGCTGTGTCTCAGGGGTT-3 '(SEQ ID NO: 140) and 5'-GCTCAGTTGGGGATACAAGGAT-3' (SEQ ID NO: 141), and ii) 5'-AGTTATGGTTCGATGATCGACG-3 '(SEQ ID NO: 142) and 5'-TTGATGATCG Performing an amplification reaction on genomic DNA obtained from a plant using one or both of the set of primers of (SEQ ID NO: 143).

ポリペプチド
「ポリペプチド」および「タンパク質」という用語は、概して、互換的に使用される。
The term polypeptide "polypeptide" and "protein" are generally used interchangeably.

ポリペプチドまたはポリペプチドの類は、参照アミノ酸配列とそのアミノ酸配列の同一性の程度(同一性%)によって、または別のものよりもある参照アミノ酸配列がより大きな同一性%を有することによって定義され得る。参照アミノ酸配列へのポリペプチドの同一性%は、典型的には、GAP分析(Needleman and Wunsch,1970、GCGプログラム)により、ギャップ生成ペナルティー=5、ギャップ伸長ペナルティー=0.3のパラメーターで決定される。クエリー配列は、少なくとも100アミノ酸長であり、GAP分析は、少なくとも100アミノ酸の領域にわたって2つの配列を並置する。さらにより好ましくは、クエリー配列は、少なくとも250アミノ酸長であり、GAP分析は、少なくとも250アミノ酸の領域にわたって2つの配列を並置する。さらにより好ましくは、GAP分析は、それらの長さ全体にわたって2つの配列を並置する。ポリペプチドまたはポリペプチド類は、参照ポリペプチドと同じ酵素活性もしくは異なる活性を有し得るか、またはその活性を欠き得る。好ましくは、ポリペプチドは、参照ポリペプチドの活性の少なくとも10%の酵素活性を有する。   A polypeptide or class of polypeptides is defined by a reference amino acid sequence and the degree of identity (% identity) of that amino acid sequence or by one reference amino acid sequence having a greater percent identity than another. obtain. The percent identity of a polypeptide to a reference amino acid sequence is typically determined by GAP analysis (Needleman and Wunsch, 1970, GCG program) with parameters of gap creation penalty = 5, gap extension penalty = 0.3. The The query sequence is at least 100 amino acids long and GAP analysis juxtaposes the two sequences over a region of at least 100 amino acids. Even more preferably, the query sequence is at least 250 amino acids long and the GAP analysis juxtaposes the two sequences over a region of at least 250 amino acids. Even more preferably, the GAP analysis juxtaposes the two sequences over their entire length. The polypeptide or polypeptides may have the same enzymatic activity or different activity as the reference polypeptide, or may lack that activity. Preferably, the polypeptide has an enzyme activity that is at least 10% of the activity of the reference polypeptide.

本明細書で使用される「生物学的に活性な断片」は、完全長参照ポリペプチドの定義された活性、例えば、Δ12デサチュラーゼ、パルミトイル−ACPチオエステラーゼ、またはΔ6デサチュラーゼ活性を維持する本発明のポリペプチドの一部である。本明細書で使用される生物学的に活性な断片は、完全長ポリペプチドを含まない。生物学的に活性な断片は、定義された活性を維持する限り、任意のサイズの部分であり得る。好ましくは、生物学的に活性な断片は、完全長ポリペプチドの活性の少なくとも10%を維持する。   As used herein, a “biologically active fragment” is a composition of the invention that maintains a defined activity of a full-length reference polypeptide, eg, a Δ12 desaturase, palmitoyl-ACP thioesterase, or Δ6 desaturase activity. Part of the polypeptide. Biologically active fragments as used herein do not include full-length polypeptides. Biologically active fragments can be portions of any size as long as they maintain the defined activity. Preferably, the biologically active fragment retains at least 10% of the activity of the full length polypeptide.

定義されたポリペプチドまたは酵素に関して、本明細書に提供されるものよりも高い同一性%の数値が、好ましい実施形態を包含することを理解されるであろう。したがって、適用できる場合、最小の同一性%の数値を考慮すると、ポリヌクレオチド/酵素は、関連する指定された配列番号と少なくとも50%、より好ましくは少なくとも60%、より好ましくは少なくとも65%、より好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも75%、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも91%、より好ましくは少なくとも92%、より好ましくは少なくとも93%、より好ましくは少なくとも94%、より好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも96%、より好ましくは少なくとも97%、より好ましくは少なくとも98%、より好ましくは少なくとも99%、より好ましくは少なくとも99.1%、より好ましくは少なくとも99.2%、より好ましくは少なくとも99.3%、より好ましくは少なくとも99.4%、より好ましくは少なくとも99.5%、より好ましくは少なくとも99.6%、より好ましくは少なくとも99.7%、より好ましくは少なくとも99.8%、およびさらにより好ましくは少なくとも99.9%同一であるアミノ酸配列を含むことが好ましい。   It will be appreciated that a percent identity value higher than that provided herein for a defined polypeptide or enzyme encompasses preferred embodiments. Thus, where applicable, the polynucleotide / enzyme is at least 50%, more preferably at least 60%, more preferably at least 65%, more than the associated designated SEQ ID NO, considering the minimum% identity number Preferably at least 70%, more preferably at least 75%, more preferably at least 80%, more preferably at least 85%, more preferably at least 90%, more preferably at least 91%, more preferably at least 92%, more preferably Is at least 93%, more preferably at least 94%, more preferably at least 95%, more preferably at least 96%, more preferably at least 97%, more preferably at least 98%, more preferably at least 99%, more preferably Less 99.1%, more preferably at least 99.2%, more preferably at least 99.3%, more preferably at least 99.4%, more preferably at least 99.5%, more preferably at least 99.6%. More preferably at least 99.7%, more preferably at least 99.8%, and even more preferably at least 99.9%.

本明細書で定義されたポリペプチドのアミノ酸配列の突然変異体は、本明細書で定義された核酸中に適切な核酸を導入することによって、または所望のポリペプチドのインビトロ合成によって調製され得る。そのような突然変異には、例えば、アミノ酸配列内の残基の欠失、挿入、または置換が含まれる。欠失、挿入、または置換の組み合わせが、最終構築物に達するためになされ得るが、但し、最終ポリペプチド生成物が所望の特徴を有するものとする。   Mutants of the amino acid sequence of a polypeptide as defined herein can be prepared by introducing an appropriate nucleic acid into a nucleic acid as defined herein or by in vitro synthesis of the desired polypeptide. Such mutations include, for example, deletions, insertions or substitutions of residues within the amino acid sequence. Combinations of deletions, insertions, or substitutions can be made to arrive at the final construct, provided that the final polypeptide product has the desired characteristics.

突然変異(改変)ポリペプチドは、当技術分野で知られているあらゆる技術を使用して、例えば、指向進化または論理的な根拠の設計戦略を使用して、調製され得る(以下を参照のこと)。突然変異/改変DNAから誘導された生成物を、Δ12デサチュラーゼ、パルミトイル−ACPチオエステラーゼ、またはω6Δ6デサチュラーゼ活性を有するか、または欠いているかどうかを決定するために、本明細書に記載される技術を使用して、容易にスクリーニングすることができる。   Mutant (altered) polypeptides can be prepared using any technique known in the art, for example, using directed evolution or rationale design strategies (see below). ). To determine whether a product derived from mutated / modified DNA has or lacks Δ12 desaturase, palmitoyl-ACP thioesterase, or ω6Δ6 desaturase activity, the techniques described herein are used. And can be easily screened.

アミノ酸配列突然変異体を設計する際に、突然変異部位の位置および突然変異の性質は、修飾すべき特徴(複数を含む)によって異なるであろう。突然変異の部位は、例えば、(1)最初に、保存アミノ酸選択物で置換し、次いで、達成される結果に応じてより大幅に異なる選択物で置換することによって、(2)標的残基を欠失させることによって、または(3)位置した部位に隣接して他の残基を挿入することによって、個別に、または連続して修飾され得る。当業者は、非保存的置換の使用が、酵素活性の軽減を有する突然変異を生成する場合に使用することができることを理解されよう。   In designing amino acid sequence mutants, the location of the mutation site and the nature of the mutation will depend on the feature (s) to be modified. The site of the mutation can be identified, for example, by (1) first substituting with a conserved amino acid selection and then substituting with a significantly different selection depending on the result achieved (2) It can be modified individually or sequentially by deleting, or (3) by inserting other residues adjacent to the located site. One skilled in the art will appreciate that the use of non-conservative substitutions can be used to generate mutations with reduced enzyme activity.

アミノ酸配列欠失は、一般に、約1〜15残基、より好ましくは約1〜10残基、典型的には、約1〜5の連続した残基であるが、特に、突然変異が酵素活性を軽減するように設計される場合、より長くなり得る。   Amino acid sequence deletions are generally about 1 to 15 residues, more preferably about 1 to 10 residues, typically about 1 to 5 contiguous residues, although mutations are particularly active Can be longer if designed to mitigate.

置換突然変異体は、除去されたポリペプチドにおいて少なくとも1つのアミノ酸残基と、その場所に挿入された異なる残基とを有する。酵素を不活性化するための置換的突然変異誘発について最も大きな対象となる部位には、活性部位(複数を含む)として特定される部位が含まれる。対象となる他の部位は、様々な株または種から得られた特定の残基が同一である部位である。これらの位置は、生物学的活性にとって重要であり得る。保存的置換を表1に示すが、非保存的置換は、保存的置換ではない置換である。   Substitution mutants have at least one amino acid residue in the removed polypeptide and a different residue inserted in its place. Sites of greatest interest for substitutional mutagenesis to inactivate enzymes include those identified as active site (s). Other sites of interest are sites where certain residues from different strains or species are identical. These positions can be important for biological activity. Conservative substitutions are shown in Table 1, but non-conservative substitutions are substitutions that are not conservative substitutions.

一実施形態において、本発明のポリペプチドは、Δ12デサチュラーゼであり、配列番号27〜34、36、もしくは37のうちのいずれか1つに提供される配列、その生物学的に活性な断片、または配列番号27〜34、36、もしくは37のうちのいずれか1つと少なくとも40%同一であるアミノ酸配列を有するアミノ酸である。   In one embodiment, the polypeptide of the invention is a Δ12 desaturase, a sequence provided in any one of SEQ ID NOs: 27-34, 36, or 37, a biologically active fragment thereof, or An amino acid having an amino acid sequence that is at least 40% identical to any one of SEQ ID NOs: 27-34, 36, or 37.

別の実施形態において、本発明のポリペプチドは、油糧種子植物の種子(油糧種子)中に存在するオレイン酸塩Δ12デサチュラーゼであり、配列番号27、28、もしくは36のうちのいずれか1つに提供される配列、その生物学的に活性な断片、または配列番号27、28、もしくは36のうちのいずれか1つと少なくとも40%同一であるアミノ酸配列を有するアミノ酸を含む。   In another embodiment, the polypeptide of the present invention is an oleate Δ12 desaturase present in the seed of an oil seed plant (oil seed) and is any one of SEQ ID NOs: 27, 28, or 36. Or a biologically active fragment thereof, or an amino acid having an amino acid sequence that is at least 40% identical to any one of SEQ ID NOs: 27, 28, or 36.

別の実施形態において、本発明のポリペプチドは、Δ12−アセチレナーゼであり、配列番号37に提供される配列、その生物学的に活性な断片、または配列番号37と少なくとも40%同一であるアミノ酸配列を有するアミノ酸を含む。   In another embodiment, the polypeptide of the invention is a Δ12-acetylenase and the sequence provided in SEQ ID NO: 37, a biologically active fragment thereof, or an amino acid sequence that is at least 40% identical to SEQ ID NO: 37 An amino acid having

別の実施形態において、本発明のポリペプチドは、パルミトレイン酸塩Δ12デサチュラーゼであり、配列番号35に提供される配列、その生物学的に活性な断片、または配列番号35と少なくとも40%同一であるアミノ酸配列を有するアミノ酸を含む。   In another embodiment, a polypeptide of the invention is a palmitoleate Δ12 desaturase and is at least 40% identical to the sequence provided in SEQ ID NO: 35, a biologically active fragment thereof, or SEQ ID NO: 35. Includes amino acids having an amino acid sequence.

別の実施形態において、本発明のポリペプチドは、パルミトイル−ACPチオエステラーゼ(FATB)であり、配列番号44または45のいずれか1つに提供される配列、その生物学的に活性な断片、または配列番号44または45のうちのいずれか1つと少なくとも40%同一であるアミノ酸配列を有するアミノ酸を含む。

Figure 0006458218
In another embodiment, the polypeptide of the invention is palmitoyl-ACP thioesterase (FATB), the sequence provided in any one of SEQ ID NOs: 44 or 45, a biologically active fragment thereof, or It comprises an amino acid having an amino acid sequence that is at least 40% identical to any one of SEQ ID NOs: 44 or 45.
Figure 0006458218

別の実施形態において、本発明のポリペプチドは、油糧種子植物の種子中に存在するパルミトイル−ACPチオエステラーゼ(FATB)であり、配列番号45に提供される配列、その生物学的に活性な断片、または配列番号45と少なくとも40%同一であるアミノ酸配列を有するアミノ酸を含む。   In another embodiment, the polypeptide of the present invention is palmitoyl-ACP thioesterase (FATB) present in the seeds of oilseed plants, the sequence provided in SEQ ID NO: 45, its biologically active A fragment, or an amino acid having an amino acid sequence that is at least 40% identical to SEQ ID NO: 45.

別の実施形態において、本発明のポリペプチドは、Δ6デサチュラーゼであり、配列番号48に提供される配列、その生物学的に活性な断片、または配列番号48と少なくとも40%同一であるアミノ酸配列を有するアミノ酸を含む。   In another embodiment, a polypeptide of the invention is a Δ6 desaturase and has a sequence provided in SEQ ID NO: 48, a biologically active fragment thereof, or an amino acid sequence that is at least 40% identical to SEQ ID NO: 48. Including amino acids.

本発明の酵素の好ましい特徴は、ベニバナFAD2に関して、実施例の項、具体的には、実施例2に提供される。   Preferred features of the enzymes of the present invention are provided in the Example section, specifically Example 2, for safflower FAD2.

本明細書で記載されるポリペプチドは、少なくとも1つの他のポリペプチドに対する融合物として発現され得る。好ましい実施形態において、少なくとも1つの他のポリペプチドは、融合タンパク質の安定性を向上させるポリペプチド、および融合タンパク質の精製を助けるポリペプチドから成る群から選択される。   The polypeptides described herein can be expressed as a fusion to at least one other polypeptide. In a preferred embodiment, the at least one other polypeptide is selected from the group consisting of a polypeptide that improves the stability of the fusion protein and a polypeptide that aids in purification of the fusion protein.

オレイン酸が高い脂質および/または油の生成
当技術分野で通常実施される技法を使用して、本発明の植物、特に種子によって生成された脂質を抽出、プロセス、精製、および分析することができる。そのような技法は、Fereidoon Shahidi,Current Protocols in Food Analytical Chemistry,John Wiley & Sons,Inc.(2001) D1.1.1−D1.1.11およびPerez−Vich et al.(1998)等の出典の文献にわたって記載され、説明される。
Production of lipids and / or oils high in oleic acid Techniques commonly practiced in the art can be used to extract, process, purify, and analyze the lipids produced by the plants of the present invention, particularly seeds. . Such techniques are described in Feliidoon Shahidi, Current Protocols in Food Analytical Chemistry, John Wiley & Sons, Inc. (2001) D1.1.1-D1.1.1.11 and Perez-Vich et al. (1998) etc. are described and explained over the source literature.

種子油の生成
典型的に、植物種子は、調理、押圧、および/または抽出して、粗種子油を生成し、次いで、脱ガム、精製し、漂白し、脱臭する。一般に、種子を粉砕する技法は、当技術分野で知られている。例えば、油糧種子を、水分含量を例えば、8.5%に高め、0.23〜0.27mmのギャップ設定の平滑ローラを使用して薄片にすることができる。種子の種類に応じて、粉砕する前に、水を加えなくてもよい。加熱は、酵素を不活性化させ、さらなる細胞破壊を容易にし、脂肪滴を合体させ、タンパク質粒子を凝集させ、それらのすべてが、抽出プロセスを容易にする。
Seed Oil Production Typically, plant seeds are cooked, pressed and / or extracted to produce crude seed oil, which is then degummed, refined, bleached and deodorized. In general, techniques for grinding seeds are known in the art. For example, oil seeds can be sliced using a smooth roller with a moisture content of, for example, 8.5% and a gap setting of 0.23 to 0.27 mm. Depending on the type of seed, water may not be added before grinding. Heating inactivates the enzyme, facilitates further cell disruption, coalesces lipid droplets and aggregates protein particles, all of which facilitate the extraction process.

一実施形態において、種子油の大部分は、スクリュープレスの通過によって放出される。次いで、スクリュープレスから噴出したケーキを、熱追跡カラムを使用して、例えば、ヘキサンで溶媒抽出する。代替として、押圧操作によって生成された粗種子油を、溝付きワイヤドレナージトップ有する沈降タンクを通過させて、押圧操作の間に種子油とともに発現される固体を除去することができる。ヘキサンの除去後、押圧および抽出からの固体残渣は、種子粉末であり、これらは、通常、動物の食餌として使用される。浄化種子油を、加圧式濾過器(plate and frame filter)を通過させて、あらゆる残留する固体微粒子を除去することができる。所望により、抽出プロセスから回収した種子油は、浄化種子油と組み合わせて、混合した粗種子油を生成することができる。   In one embodiment, most of the seed oil is released by passage through a screw press. The cake spouted from the screw press is then solvent extracted, for example with hexane, using a heat tracking column. Alternatively, the crude seed oil produced by the pressing operation can be passed through a sedimentation tank having a grooved wire drainage top to remove solids that are expressed with the seed oil during the pressing operation. After removal of hexane, the solid residue from pressing and extraction is seed powder, which is usually used as animal food. The purified seed oil can be passed through a plate and frame filter to remove any remaining solid particulates. If desired, the seed oil recovered from the extraction process can be combined with purified seed oil to produce a mixed crude seed oil.

一旦溶媒を粗種子油から取り除くと、押圧部分および抽出部分を合わせて、通常の脂質処理手法、例えば、脱ガム、苛性精製、漂白、および脱臭等に供する。いくつかまたはすべてのステップが、例えば、飼料油用の生成経路の特性に応じて省略される場合があるが、油脂化学の適用のためには、限定された処理が必要とされる場合があり、さらなる精製ステップが必要とされる。   Once the solvent is removed from the crude seed oil, the pressed and extracted portions are combined and subjected to conventional lipid treatment techniques such as degumming, caustic purification, bleaching, and deodorization. Some or all of the steps may be omitted, for example depending on the characteristics of the production pathway for feed oil, but limited application may be required for oleochemical applications Further purification steps are required.

脱ガム
脱ガムは、油の精製における早期ステップであり、その主な目的は、油からのリン脂質のほとんどの除去であり、これは、全抽出脂質のうちの約1〜2%として表され得る。70〜80℃で、粗油への、典型的には、リン酸を含有する約2%の水の添加は、リン脂質の大部分、同時に微量金属および色素の分離をもたらす。除去される不溶性物質は、主に、リン脂質とトリアシルグリセロールの混合物であり、レシチンとしても知られている。粗種子油に濃リン酸を添加することによって、脱ガムを実施して、非水和性リン脂質を水和性形態に変換させ、存在する微量の金属をキレート化させることができる。種子油からガム質を、遠心分離によって分離する。
Degumming Degumming is an early step in oil refining and its main purpose is the removal of most of the phospholipids from the oil, which is expressed as about 1-2% of the total extracted lipids. obtain. At 70-80 ° C., the addition of about 2% water, typically containing phosphoric acid, to the crude oil results in the separation of most of the phospholipids, as well as trace metals and pigments. The insoluble material that is removed is primarily a mixture of phospholipids and triacylglycerols, also known as lecithin. By adding concentrated phosphoric acid to the crude seed oil, degumming can be performed to convert non-hydratable phospholipids to a hydrated form and to chelate the trace metals present. The gum is separated from the seed oil by centrifugation.

アルカリ精製
アルカリ精製は、粗油を処理するための精製プロセスのうちの1つであり、場合によっては、中和とも称される。それは、通常、脱ガムに続き、脱色の前に来る。脱ガム後、十分な量のアルカリ溶液の添加によってその種子油を処理し、脂肪酸およびリン酸のすべてを滴定し、そのため、形成された石鹸を除去することができる。好適なアルカリ性物質には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、および水酸化アンモニウムが含まれる。このプロセスは、典型的には、室温で行われ、遊離脂肪酸の分画を除去する。石鹸は、遠心分離によって、または石鹸に対する溶媒への抽出によって除去され、中和された油は、水で洗浄される。必要であれば、油中の任意の過剰アルカリは、塩酸または硫酸等の好適な酸で中和され得る。
Alkaline refining Alkaline refining is one of the refining processes for treating crude oil and is sometimes referred to as neutralization. It usually follows degumming and before decolorization. After degumming, the seed oil can be treated by adding a sufficient amount of alkaline solution to titrate all of the fatty acids and phosphoric acid, thus removing the soap that is formed. Suitable alkaline materials include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, lithium hydroxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, and ammonium hydroxide. This process is typically performed at room temperature to remove the free fatty acid fraction. The soap is removed by centrifugation or by extraction into a solvent for the soap, and the neutralized oil is washed with water. If necessary, any excess alkali in the oil can be neutralized with a suitable acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid.

漂白
漂白は、油が、窒素もしくは蒸気で、または真空下で操作されることによって、漂白土(0.2〜2.0%)の存在下および酸素の不在下で、90〜120℃で10〜30分間加熱される精製プロセスである。油処理におけるこのステップは、望ましくない色素(カロテノド、クロロフィル、ゴシポール等)を除去するように設計され、この工程はまた、酸化生成物、微量金属、硫黄化合物、および石鹸の痕跡を除去する。
Bleaching is carried out at 90-120 ° C. in the presence of bleaching earth (0.2-2.0%) and in the absence of oxygen by the oil being operated with nitrogen or steam or under vacuum. Purification process heated for ~ 30 minutes. This step in oil processing is designed to remove unwanted pigments (carotenod, chlorophyll, gossypol, etc.), and this process also removes traces of oxidation products, trace metals, sulfur compounds, and soaps.

脱臭
脱臭は、高温(200〜260℃)および低圧力(0.1〜1mm Hg)での油および脂肪の処理である。これは、典型的に、約0.1ml/分/100ml(種子油)の速度で、蒸気を種子油中に導入することによって達成される。散布から約30分後、種子油を、真空下で冷却させる。種子油は、典型的に、ガラス容器に移され、冷却下で保存される前にアルゴンを通気した。この処理は、種子油の色を改善し、あらゆる残留する遊離脂肪酸、モノアシルグリセロール、および酸化生成物を含む、大部分の揮発性物質または臭気化合物を除去する。
Deodorization Deodorization is the treatment of oils and fats at high temperatures (200-260 ° C.) and low pressures (0.1-1 mm Hg). This is typically achieved by introducing steam into the seed oil at a rate of about 0.1 ml / min / 100 ml (seed oil). About 30 minutes after application, the seed oil is allowed to cool under vacuum. Seed oil was typically transferred to a glass container and aerated with argon before being stored under cooling. This treatment improves the color of the seed oil and removes most of the volatile or odorous compounds, including any remaining free fatty acids, monoacylglycerols, and oxidation products.

脱ろう
脱ろうは、時折、周囲温度以下の温度(sub−ambient temperature)での結晶化によって、固体(ステアリン)および液体(オレイン)分画への油および脂肪の分離のために、油の商業的生産で使用されるプロセスである。それは、本来は、固体のない生成物を生成するために、綿実油に適用された。それは、典型的には、油の飽和脂肪酸含量を減少させるために使用される。
Dewaxing Dewaxing is the commercialization of oils for the separation of oils and fats into solid (stearin) and liquid (olein) fractions, sometimes by crystallization at sub-ambient temperature. It is a process used in industrial production. It was originally applied to cottonseed oil to produce a product with no solids. It is typically used to reduce the saturated fatty acid content of the oil.

エステル交換反応
エステル交換反応は、初めに、遊離脂肪酸として、または脂肪酸エステル、通常、脂肪酸エチルエステルとして、TAGから脂肪酸を放出することによって、TAG内およびその間で脂肪酸を交換するプロセスである。分画プロセスと組み合わせる場合、エステル交換反応を使用して、脂質の脂肪酸組成を修飾することができる(Marangoni et al.,1995)。エステル交換反応は、化学的方法または酵素的方法のいずれかを使用することができ、後者は、TAG上の脂肪酸に対して位置特異的(sn−1/3またはsn−2特異的)であり得るリパーゼを使用するか、またはその他を上回るいくつかの脂肪酸に対する選択性を有する(Speranza et al,2012)。油中のLC−PUFAの濃度を増加させる脂肪酸分画は、例えば、凍結結晶化、尿素を用いた複合体形成、分子蒸留、超臨界流体抽出法、および銀イオンの複合化のような、当技術分野で知られている方法のうちのいずれかによって達成することができる。尿素を用いた複合体形成は、油中の飽和および一価不飽和脂肪酸のレベルを低減させる際に、その簡易性および効率性において好ましい方法である(Gamez et al.,2003)。初めに、油のTAGが、脂肪酸を、多くの場合、脂肪酸エステルの形態で、加水分解によって、またはリパーゼによって、それらの成分に分割し、これらの遊離脂肪酸または脂肪酸エステルを、複合体形成のために、尿素のエタノール溶液と混合する。飽和および一価不飽和脂肪酸は、尿素と容易に合成し、冷却し、晶出して、その後、濾過によって除去され得る。非尿素で複合化した分画は、それによって、LC−PUFAで富化される。
Transesterification Reaction The transesterification reaction is the process of exchanging fatty acids in and between TAGs by first releasing the fatty acids from the TAG as free fatty acids or as fatty acid esters, usually fatty acid ethyl esters. When combined with the fractionation process, transesterification can be used to modify the fatty acid composition of lipids (Marangoni et al., 1995). The transesterification reaction can use either chemical or enzymatic methods, the latter being position specific (sn-1 / 3 or sn-2 specific) for fatty acids on the TAG. Use the resulting lipase or have selectivity for some fatty acids over others (Speranza et al, 2012). Fatty acid fractions that increase the concentration of LC-PUFA in the oil can be obtained by, for example, freezing crystallization, complex formation with urea, molecular distillation, supercritical fluid extraction, and silver ion complexation. This can be accomplished by any of the methods known in the art. Complex formation with urea is a preferred method for its simplicity and efficiency in reducing the levels of saturated and monounsaturated fatty acids in oil (Gamez et al., 2003). First, the oil TAG splits the fatty acids into their components, often in the form of fatty acid esters, by hydrolysis or by lipase, and these free fatty acids or fatty acid esters are used for complex formation. And mixing with ethanol solution of urea. Saturated and monounsaturated fatty acids can be easily synthesized with urea, cooled, crystallized and then removed by filtration. The non-urea complexed fraction is thereby enriched with LC-PUFA.

水素化
脂肪酸の水素化は、典型的に、触媒の存在下での水素による処理を含む。非触媒の水素化は、非常に高い温度でのみ行われる。
Hydrogenation Fatty acid hydrogenation typically involves treatment with hydrogen in the presence of a catalyst. Non-catalytic hydrogenation takes place only at very high temperatures.

水素化は、一般に、植物油の加工において使用される。水素化は、不飽和脂肪酸を飽和脂肪酸に、場合によっては、トランス脂肪に変換する。水素化は、液体植物油から固体または半固体脂肪、例えば、マーガリン中に存在するもの等への変換をもたらす。脂肪の飽和度を変化させることは、融解範囲等のいくつかの重要な物理的特性を変化させ、そのため、液体油は半固体になる。脂肪を小麦粉と混ぜ合わせることにより、焼き製品においてより望ましい触感をもたらすため、固体または半固体脂肪は、ベーキングには好ましい。部分的に水素化された植物油は、動物源の脂肪よりも安価であり、稠度の広い範囲で利用可能であり、他の望ましい特徴(例えば、酸化安定性の増加/より長い貯蔵期間)を有し、それらは、ほとんどの市販されている焼き菓子においてショートニングとして使用される主要な脂肪である。   Hydrogenation is commonly used in the processing of vegetable oils. Hydrogenation converts unsaturated fatty acids to saturated fatty acids and, in some cases, trans fats. Hydrogenation results in the conversion of liquid vegetable oils to solid or semi-solid fats such as those present in margarine. Changing fat saturation changes some important physical properties, such as melting range, so that liquid oils become semi-solid. Solid or semi-solid fats are preferred for baking because the fat is mixed with flour to provide a more desirable feel in the baked product. Partially hydrogenated vegetable oils are cheaper than animal source fats, are available in a wide range of consistency, and have other desirable characteristics (eg, increased oxidative stability / longer shelf life). And they are the main fats used as shortening in most commercial baked goods.

一実施形態において、本発明の脂質/油は、水素化されていない。脂質または油が水素化されていないことを示すものは、そのTAG中にいかなるトランス脂肪酸も存在しないことである。   In one embodiment, the lipid / oil of the present invention is not hydrogenated. What indicates that the lipid or oil is not hydrogenated is the absence of any trans fatty acids in the TAG.

脂質の使用
本明細書に記載される方法によって生成される脂質、例えば、種子油、好ましくは、ベニバナ種子油は、様々な用途を有する。いくつかの実施形態において、脂質は、食用油として使用される。他の実施形態において、脂質は、精製され、潤滑油として、またはプラスチック製品の合成等の他の工業的用途のために使用される。それは、化粧品、石鹸、柔軟剤、電気絶縁材、または合成洗剤の製造に使用され得る。それは、界面活性剤または乳化剤等の農業用化学物質を生成するために使用され得る。いくつかの実施形態において、脂質を精製して、バイオディーゼルを生成する。本発明の油は、リノレン酸の不在が容易に変色しないことを意味するため、塗料またはワニス中に有利に使用され得る。
Lipid Use Lipids produced by the methods described herein, such as seed oil, preferably safflower seed oil, have a variety of uses. In some embodiments, the lipid is used as an edible oil. In other embodiments, the lipids are purified and used as a lubricating oil or for other industrial applications such as the synthesis of plastic products. It can be used in the manufacture of cosmetics, soaps, softeners, electrical insulation or synthetic detergents. It can be used to produce agricultural chemicals such as surfactants or emulsifiers. In some embodiments, the lipid is purified to produce biodiesel. The oils of the present invention can be advantageously used in paints or varnishes, since the absence of linolenic acid means that they do not readily discolor.

本発明の方法を使用して生成される工業生成物は、炭化水素生成物、例えば、脂肪酸エステル、好ましくは脂肪酸メチルエステル、および/もしくは脂肪酸エチルエステル、アルカン、例えば、メタン、エタン、もしくは長鎖アルカン、長鎖アルカンの混合物、アルケン、バイオ燃料、一酸化炭素および/もしくは水素ガス、バイオアルコール、例えば、エタノール、プロパノール、もしくはブタノール、バイオ炭、または一酸化炭素、水素、およびバイオ炭の組み合わせであり得る。工業生成物は、これらの成分のうちのいずれかの混合物、例えば、アルカン、またはアルカンおよびアルケンの混合物、好ましくは、主に、(>50%)C4−C8アルカン、または主に、C6〜C10アルカン、または主に、C6〜C8アルカンである混合物であり得る。工業生成物は、二酸化炭素でも、水でもないが、これらの分子は、工業生成物と組み合わせて生成され得る。工業生成物は、大気圧/室温で気体、または好ましくは、液体、またはバイオ炭等の固体であり得るか、またはこのプロセスは、気体成分、液体成分、および固体成分、例えば、一酸化炭素、水素ガス、アルカン、およびバイオ炭等の組み合わせで生成され得、その後、分離され得る。一実施形態において、炭化水素生成物は、主に、脂肪酸メチルエステルである。代替的な実施形態において、炭化水素生成物は、脂肪酸メチルエステル以外の生成物である。   Industrial products produced using the process of the present invention are hydrocarbon products such as fatty acid esters, preferably fatty acid methyl esters, and / or fatty acid ethyl esters, alkanes such as methane, ethane, or long chains. Alkanes, mixtures of long chain alkanes, alkenes, biofuels, carbon monoxide and / or hydrogen gas, bioalcohols such as ethanol, propanol or butanol, biochar, or a combination of carbon monoxide, hydrogen and biochar possible. The industrial product is a mixture of any of these components, for example alkanes, or mixtures of alkanes and alkenes, preferably (> 50%) C4-C8 alkanes, or mainly C6-C10. It can be an alkane, or a mixture that is primarily a C6-C8 alkane. Industrial products are neither carbon dioxide nor water, but these molecules can be produced in combination with industrial products. The industrial product can be a gas at atmospheric pressure / room temperature, or preferably a liquid, or a solid such as biochar, or the process can be a gas component, a liquid component, and a solid component such as carbon monoxide, It can be produced in combinations such as hydrogen gas, alkanes and biochar and then separated. In one embodiment, the hydrocarbon product is primarily fatty acid methyl esters. In an alternative embodiment, the hydrocarbon product is a product other than a fatty acid methyl ester.

加熱が、例えば、熱分解、燃焼、ガス化によって、または酵素消化(嫌気性消化、堆肥化、発酵を含む)とともに、プロセスに適用され得る。低温ガス化は、例えば、約700℃〜約1000℃で行われる。高温ガス化は、例えば、約1200℃〜約1600℃で行われる。低温熱分解(低速熱分解)は、約400℃で行われるが、高温熱分解は、約500℃で行われる。中温消化は、約20℃〜約40℃で行われる。高温消化は、約50℃〜約65℃で行われる。   Heating can be applied to the process, for example, by pyrolysis, combustion, gasification, or with enzymatic digestion (including anaerobic digestion, composting, fermentation). Low temperature gasification is performed at about 700 degreeC-about 1000 degreeC, for example. High temperature gasification is performed at about 1200 to about 1600 degreeC, for example. Low temperature pyrolysis (slow pyrolysis) is performed at about 400 ° C, while high temperature pyrolysis is performed at about 500 ° C. Mesophilic digestion is performed at about 20 ° C to about 40 ° C. Hot digestion is performed at about 50 ° C to about 65 ° C.

化学的手段には、接触分解、嫌気性消化、消化、発酵、堆肥化、およびエステル交換反応が含まれるが、これらに限定されない。一実施形態において、化学的手段は、加熱とともに適用され得る触媒または触媒の混合物を使用する。このプロセスは、均一触媒、不均一触媒、および/または酵素触媒を使用し得る。一実施形態において、触媒は、遷移金属触媒、分子篩型触媒、活性アルミナ触媒、または触媒として炭酸ナトリウムである。触媒には、酸触媒、例えば硫酸、またはアルカリ触媒、例えば、水酸化カリウムもしくは水酸化ナトリウム、または他の水酸化物が含まれる。化学的手段は、脂質中の脂肪酸のエステル交換反応を含み得、このプロセスは、均一触媒、不均一触媒、および/または酵素触媒を使用し得る。変換は、熱を適用し、化学的手段を適用し得る熱分解を含み得、遷移金属触媒、分子篩型触媒、活性アルミナ触媒、または触媒として炭酸ナトリウムを使用し得る。   Chemical means include, but are not limited to, catalytic cracking, anaerobic digestion, digestion, fermentation, composting, and transesterification. In one embodiment, the chemical means uses a catalyst or mixture of catalysts that can be applied with heating. This process may use homogeneous catalysts, heterogeneous catalysts, and / or enzyme catalysts. In one embodiment, the catalyst is a transition metal catalyst, molecular sieve type catalyst, activated alumina catalyst, or sodium carbonate as the catalyst. The catalyst includes an acid catalyst, such as sulfuric acid, or an alkali catalyst, such as potassium hydroxide or sodium hydroxide, or other hydroxide. Chemical means can include transesterification of fatty acids in lipids, and the process can use homogeneous, heterogeneous, and / or enzymatic catalysis. The transformation can include pyrolysis where heat is applied and chemical means can be applied, and a transition metal catalyst, molecular sieve type catalyst, activated alumina catalyst, or sodium carbonate as the catalyst can be used.

酵素的手段には、例えば、嫌気性消化、消化、発酵、堆肥化における微生物による消化、または組み換え酵素タンパク質による消化が含まれるが、これらに限定されない。   Enzymatic means include, but are not limited to, anaerobic digestion, digestion, fermentation, digestion with microorganisms in composting, or digestion with recombinant enzyme proteins.

バイオ燃料
本明細書で使用される「バイオ燃料」という用語は、バイオディーゼルおよびバイオアルコールを含む。バイオディーゼルは、植物、藻類、および菌類に由来する油から作製することができる。バイオアルコールは、糖の発酵から生成される。この糖は、植物(例えば、サトウキビ)から直接抽出、植物デンプン(例えば、トウモロコシまたは小麦)に由来する、またはセルロース(例えば、木、葉、または茎)から作製され得る。
Biofuel The term “biofuel” as used herein includes biodiesel and bioalcohol. Biodiesel can be made from oils derived from plants, algae, and fungi. Bioalcohol is produced from sugar fermentation. The sugar can be extracted directly from plants (eg, sugarcane), derived from plant starch (eg, corn or wheat), or made from cellulose (eg, trees, leaves, or stems).

バイオ燃料は、現在、石油系燃料よりも生産するのに費用がかかる。加工費用に加えて、バイオ燃料穀物は、植え付け、施肥、殺虫剤および除草剤の利用、収穫、および運搬を必要とする。本発明の植物、藻類、および菌類は、バイオ燃料の費用を削減し得る。   Biofuels are currently more expensive to produce than petroleum-based fuels. In addition to processing costs, biofuel grains require planting, fertilization, pesticide and herbicide use, harvesting, and transportation. The plants, algae, and fungi of the present invention can reduce biofuel costs.

バイオ燃料の生産のための一般的な方法は、例えば、Maher and Bressler(2006)、Maher and Bressler(2007)、Greenwell et al.(2011)、Karmakar et al.(2010)、Alonso et al.(2010)、Lee and Mohamed(2010)、Liu et al.(2010)、Gong and Jiang(2011)、Endalew et al.(2011)、およびSemwal et al.(2011)において見出され得る。   General methods for the production of biofuels are described, for example, by Maher and Bressler (2006), Maher and Bressler (2007), Greenwell et al. (2011), Karmakar et al. (2010), Alonso et al. (2010), Lee and Mohamed (2010), Liu et al. (2010), Gong and Jiang (2011), Endalew et al. (2011), and Semwal et al. (2011).

バイオディーゼル
バイオディーゼル、またはアルキルエステルの生成がよく知られている。脂質からのエステル生成の3つの基本的な経路がある:1)アルコールによる脂質の塩基触媒されたエステル交換、2)メタノールによる脂質の直接酸化触媒されたエステル交換、および3)脂肪酸への脂質の変換、次いで、酸触媒作用によるアルキルエステルへの変換。
Biodiesel The production of biodiesel or alkyl esters is well known. There are three basic pathways for ester formation from lipids: 1) base-catalyzed transesterification of lipids with alcohols, 2) direct oxidation-catalyzed transesterification of lipids with methanol, and 3) lipids to fatty acids. Conversion followed by acid catalysis to alkyl ester.

脂肪酸アルキルエステルおよびグリセリルエーテルを調製するための任意の方法(グリセロールにおけるヒドロキシ基のうちの1つ、2つ、または3つがエーテル化される)が使用され得る。例えば、脂肪酸は、例えば、酸触媒または塩基触媒を用いてトリグリセリドをそれぞれ、加水分解または鹸化することによって、あるいはリパーゼもしくはエステラーゼ等の酵素を使用することによって調製することができる。脂肪酸アルキルエステルは、酸触媒の存在下で、脂肪酸をアルコールと反応させることによって調製することができる。脂肪酸アルキルエステルはまた、酸触媒または塩基触媒の存在下で、トリグリセリドをアルコールと反応させることによっても調製することができる。グリセロールエーテルは、例えば、グリセロールを、塩基の存在下でハロゲン化アルキルと、または酸触媒の存在下でオレフィンもしくはアルコールと反応させることによって調製することができる。   Any method for preparing fatty acid alkyl esters and glyceryl ethers (one, two, or three of the hydroxy groups in glycerol are etherified) can be used. For example, fatty acids can be prepared, for example, by hydrolyzing or saponifying triglycerides, respectively, using acid or base catalysts, or by using enzymes such as lipases or esterases. Fatty acid alkyl esters can be prepared by reacting a fatty acid with an alcohol in the presence of an acid catalyst. Fatty acid alkyl esters can also be prepared by reacting triglycerides with alcohols in the presence of acid or base catalysts. Glycerol ethers can be prepared, for example, by reacting glycerol with an alkyl halide in the presence of a base or with an olefin or alcohol in the presence of an acid catalyst.

いくつかの好ましい実施形態において、脂質をエステル交換して、メチルエステルおよびグリセロールを生成する。いくつかの好ましい実施形態において、脂質を、触媒(例えば、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウム)の存在下でアルコール(例えば、メタノールまたはエタノール)と反応させて、アルキルエステルを生成する。アルキルエステルは、バイオディーゼルのために使用することができるか、または石油系燃料と混合することができる。   In some preferred embodiments, the lipids are transesterified to produce methyl esters and glycerol. In some preferred embodiments, the lipid is reacted with an alcohol (eg, methanol or ethanol) in the presence of a catalyst (eg, potassium hydroxide or sodium hydroxide) to produce an alkyl ester. Alkyl esters can be used for biodiesel or can be mixed with petroleum-based fuels.

アルキルエステルは、ディーゼル燃料と直接混合することができるか、または混合前に、水もしくは他の巣溶液で洗浄して、触媒を含む様々な不純物を除去することができる。酸触媒を塩基で中和させることが可能である。しかしながら、このプロセスは、塩を生成する。エンジン腐食を避けるために、燃料添加組成物において塩濃度を最小限に抑えることが好ましい。その後、塩は、例えば、組成物を水で洗浄することによって、組成物から除去することができる。   The alkyl ester can be mixed directly with the diesel fuel or it can be washed with water or other nest solution prior to mixing to remove various impurities including the catalyst. It is possible to neutralize the acid catalyst with a base. However, this process produces a salt. To avoid engine corrosion, it is preferred to minimize salt concentration in the fuel additive composition. The salt can then be removed from the composition, for example, by washing the composition with water.

別の実施形態において、例えば、組成物を硫酸カルシウム等の乾燥剤に通過させることによって、組成物は、それを洗浄した後に乾燥させる。   In another embodiment, the composition is dried after it has been washed, for example by passing the composition through a desiccant such as calcium sulfate.

さらに別の実施形態において、ポリマー酸、例えば、スルホン酸基を含む樹脂であるDowex50(商標)等を使用することによって、塩を生成することも洗浄ステップを使用することもなく、中性燃料添加物を得る。触媒は、エステル化およびエーテル化反応が完了した後に、濾過によって容易に除去される。   In yet another embodiment, neutral fuel addition is achieved by using a polymeric acid, such as Dowex 50 ™, which is a resin containing sulfonic acid groups, without generating a salt or using a wash step. Get things. The catalyst is easily removed by filtration after the esterification and etherification reactions are complete.

バイオ燃料源としての植物トリアシルグリセロール
バイオ燃料の生成のための植物トリアシルグリセロールの使用は、Durrett et al.(2008)に概説されている。簡潔に言えば、植物油は、主に、様々なトリアシルグリセロール(TAG)から成り、分子は、グリセロールにエステル化された3つの脂肪酸鎖(通常、18または16個の炭素の長さ)から成る。脂肪酸アシル鎖は、ガソリンおよびディーゼルに見出される分子の大半を成す脂肪族炭化水素と化学的に類似している。ガソリン中の炭化水素は、分子あたり5〜12個の炭素原子を含有し、この揮発性燃料を、空気と混合し、従来型エンジンにおいて火花で発火させる。対照的に、ディーゼル燃料成分は、典型的に、分子あたり10〜15個の炭素原子を有し、ディーゼルエンジンにおいて得られた非常に高い圧縮によって発火させる。しかしながら、ほとんどの植物TAGは、それぞれ、1.9〜4.1mm−1と比較して、17.3〜32.9mm−1である従来型ディーゼルの粘度範囲よりもはるかに高い粘度範囲を有する(ASTM D975、Knothe and Steidley,2005)。この高い粘度は、最新ディーゼルエンジンにおいて不良な燃料微粒化をもたらし、炭素析出およびコークス化等の不完全燃焼から生じる問題を引き起こす(Ryan et al.,1984)。この問題を克服するために、第一級アルコール、通常、メタノールによるエステル化によって、TAGをより低粘度の脂肪酸エステルに変換する。得られた燃料は、通常、バイオディーゼルと称し、1.9〜6.0mm−1の動的粘度を有する(ASTM D6751)。バイオディーゼル中に見出される脂肪酸メチルエステル(FAME)は、従来型ディーゼルのものほど高くない場合、同様である燃焼の高熱によって反映される、高エネルギー密度を有する(Knothe,2005)。同様に、バイオディーゼル中に見出されるFAMEのセタン価(ディーゼル発火性の尺度)は、従来型ディーゼルのものを上回る(Knothe,2005)。
Plant Triacylglycerol as a Biofuel Source The use of plant triacylglycerol for the production of biofuel is described in Durrett et al. (2008). Briefly, vegetable oils consist primarily of various triacylglycerols (TAGs) and the molecule consists of three fatty acid chains (usually 18 or 16 carbons long) esterified to glycerol. . Fatty acyl chains are chemically similar to the aliphatic hydrocarbons that make up most of the molecules found in gasoline and diesel. The hydrocarbons in gasoline contain 5-12 carbon atoms per molecule, and this volatile fuel is mixed with air and ignited with sparks in a conventional engine. In contrast, diesel fuel components typically have 10-15 carbon atoms per molecule and are ignited by the very high compression obtained in diesel engines. However, most plant TAGs are much higher than the viscosity range of conventional diesel, which is 17.3-32.9 mm 2 s -1 , respectively, compared to 1.9-4.1 mm 2 s -1. Has a viscosity range (ASTM D975, Knothe and Steidley, 2005). This high viscosity results in poor fuel atomization in modern diesel engines and causes problems resulting from incomplete combustion such as carbon deposition and coking (Ryan et al., 1984). To overcome this problem, TAG is converted to a lower viscosity fatty acid ester by esterification with a primary alcohol, usually methanol. The resulting fuel is usually referred to as biodiesel and has a dynamic viscosity of 1.9 to 6.0 mm 2 s −1 (ASTM D6751). Fatty acid methyl esters (FAME) found in biodiesel have a high energy density, which is reflected by the high heat of combustion that is similar if not as high as that of conventional diesel (Knothe, 2005). Similarly, the cetane number of FAME found in biodiesel (a measure of diesel ignition) exceeds that of conventional diesel (Knothe, 2005).

植物油は、主に、5つの一般的な脂肪酸、つまり、パルミチン酸塩(16:0)、ステアリン酸塩(18:0)、オレイン酸塩(18:1)、リノール酸塩(18:2)、およびリノレン酸塩(18:3)から成るが、特定の種に応じて、より長いまたはより短い脂肪酸も、主成分であり得る。これらの脂肪酸は、アシル鎖長および二重結合の点から互いに異なり、異なる物理的特性をもたらす。それ故に、脂肪酸の混合物に由来するバイオディーゼルの燃料特性は、その組成に依存する。したがって、脂肪酸プロファイルの改変により、低温流動性、酸化安定性、およびNOx放出等のバイオディーゼルの燃料特性を改善することができる。TAGの脂肪酸組成の改変は、植物油の粘度を低減し、化学的修飾の必要をなくし、そのため、バイオ燃料の費用有効性を改善することができる。   Vegetable oil is mainly composed of five common fatty acids: palmitate (16: 0), stearate (18: 0), oleate (18: 1), linoleate (18: 2). , And linolenate (18: 3), but longer or shorter fatty acids may also be the major component, depending on the particular species. These fatty acids differ from each other in terms of acyl chain length and double bond, resulting in different physical properties. Therefore, the fuel properties of biodiesel derived from a mixture of fatty acids depends on its composition. Therefore, modification of the fatty acid profile can improve biodiesel fuel properties such as low temperature fluidity, oxidation stability, and NOx release. Altering the fatty acid composition of the TAG can reduce the viscosity of the vegetable oil and eliminate the need for chemical modification, thus improving the cost effectiveness of the biofuel.

飼料
本発明の脂質/油は、その非常に高いオレイン酸含量および低レベルのリノール酸(3.2%未満)、およびパルミチン酸等の飽和脂肪酸、ならびに本質的には、ゼロレベルのリノレン酸のため、食品用途に利点を有する。これは、酸敗臭が少ない、例えば、フライドポテト等の揚げ用途のような、加熱を必要とする食品用途を理想的にする、高い酸化安定性を有する油を提供する。油は、例えば、20または25時間より長く、好ましくは、30時間より長くまたは50時間より長く、油が110℃で保持され得る時間の長さとして測定される高いOSI(酸化安定性指数)を有する。飽和脂肪酸が健康への悪影響と関連しているため、他の植物油と比較して低レベルの飽和脂肪酸は、健康効果を提供する。また、それれらの油は、本来、ゼロトランス脂肪酸含量を有し、トランス脂肪酸が心臓の健康への悪影響と関連しているか、またはLDLコレステロールを上昇させるため、一部の市場において望ましい。さらに、その非常に低いレベルの多価不飽和脂肪酸により、それらの油は、PUFAのレベルを低下させ、トランス脂肪酸を生成する水素化を必要としない。それらの油はまた、肥満および糖尿病の発症または重症度を軽減させるのに有利である。それらはまた、天然の脂肪酸のみを含有するという点において食品用途に望ましい(Scarth and Tang,2006)。
Feed The lipid / oil of the present invention has its very high oleic acid content and low levels of linoleic acid (less than 3.2%), saturated fatty acids such as palmitic acid, and essentially zero levels of linolenic acid. Therefore, it has an advantage for food use. This provides an oil with high oxidative stability that makes food applications that require heating ideal, such as fried applications such as fried potatoes, with low acid odor. The oil has a high OSI (Oxidation Stability Index) measured as the length of time that the oil can be held at 110 ° C., for example longer than 20 or 25 hours, preferably longer than 30 hours or longer than 50 hours. Have. Low levels of saturated fatty acids provide health benefits compared to other vegetable oils, as saturated fatty acids are associated with adverse health effects. These oils are also desirable in some markets because they inherently have a zero trans fatty acid content and the trans fatty acids are associated with adverse heart health effects or raise LDL cholesterol. In addition, due to its very low level of polyunsaturated fatty acids, these oils reduce the level of PUFA and do not require hydrogenation to produce trans fatty acids. These oils are also advantageous in reducing the onset or severity of obesity and diabetes. They are also desirable for food applications in that they contain only natural fatty acids (Scarth and Tang, 2006).

本発明の目的のために、「飼料」は、身体内に取り込まれると、(1)組織に栄養分を与えるか、もしくはそれを増大させる、またはエネルギーを共有する、および/または(2)適切な栄養状態または代謝機能を維持する、回復させる、または支援する、(腸内および/または非経口摂取を含む)ヒトまたは動物の摂取のためのあらゆる食品または調製物を含む。本発明の飼料は、乳児および/または幼児のための栄養組成物を含む。   For the purposes of the present invention, “feed”, when taken into the body, (1) nourishes or increases tissue or shares energy and / or (2) suitable Includes any food or preparation for human or animal consumption (including enteral and / or parenteral intake) that maintains, restores, or supports nutritional status or metabolic function. The feed of the present invention comprises a nutritional composition for infants and / or infants.

本発明の飼料は、例えば、本発明の細胞、本発明の植物、本発明の植物部分、本発明の種子、本発明の抽出物、本発明の方法の生成物、または好適な担体(複数を含む)を伴う組成物を含む。「担体」という用語は、栄養価を有してよいか、または有さなくてもよいあらゆる成分を包含するようにその最も広い意味で使用される。当業者が理解するように、担体は、それが飼料を摂取する生物に対する悪影響を及ぼさないように、飼料中における使用に適切である(または十分に低い濃度で使用され)なければならない。   The feed of the present invention may be, for example, a cell of the present invention, a plant of the present invention, a plant part of the present invention, a seed of the present invention, an extract of the present invention, a product of the method of the present invention, or a suitable carrier (s). Composition). The term “carrier” is used in its broadest sense to encompass any ingredient that may or may not have nutritional value. As will be appreciated by those skilled in the art, the carrier must be suitable (or used at a sufficiently low concentration) for use in the feed so that it does not adversely affect the organisms that feed the feed.

本発明の飼料は、本明細書に開示される方法、細胞、または生物の使用によって、直接的または間接的に生成された脂質を含む。組成物は、固体または液体の形態であってもよい。さらに、組成物は、特定の使用のために望ましい量で、食用の多量栄養素、ビタミン、および/または無機質を含んでもよい。これらのまたは他の成分の量は、組成物が正常な個人による使用、または特殊化した必要を有する個人、例えば、代謝障害等に罹患している個人による使用を対象とするものかどうかに応じて変化する。   The feed of the present invention comprises lipids produced directly or indirectly by use of the methods, cells, or organisms disclosed herein. The composition may be in solid or liquid form. In addition, the composition may include edible macronutrients, vitamins, and / or minerals in amounts desired for a particular use. The amount of these or other ingredients depends on whether the composition is intended for use by normal individuals or for individuals with special needs, such as those suffering from metabolic disorders, etc. Change.

食品は、その食品が油を含むように、油を1つ以上の他の成分と混合することによって生成され得るか、または1つ以上の他の成分と混合して、サラダドレッシングまたはマヨネーズ等の食品添加物を作製し得る。食品または食品添加物は、1重量%〜10重量%またはそれ以上の油を含み得る。油は、最適な組成物を提供するために他の植物油、または固形脂肪、または半固形のショートニングを提供するためにヤシ油と混合され得る。油から生成される食品または食品添加物には、サラダドレッシング、マヨネーズ、マーガリン、パン、ケーキ、ビスケット(クッキー)、クロワッサン、焼き菓子、パンケーキもしくはパンケーキミックス、カスタード、冷菓、非酪農食品が含まれる。   A food product can be produced by mixing oil with one or more other ingredients such that the food product contains oil, or mixed with one or more other ingredients such as salad dressing or mayonnaise Food additives can be made. The food or food additive may comprise 1 wt% to 10 wt% or more oil. The oil can be mixed with other vegetable oils to provide an optimal composition, or solid oil, or coconut oil to provide a semi-solid shortening. Foods or food additives generated from oil include salad dressings, mayonnaise, margarines, breads, cakes, biscuits (cookies), croissants, baked goods, pancakes or pancake mixes, custards, frozen desserts, non-dairy foods It is.

栄養価のある好適な担体の例としては、多量栄養素、例えば、食用脂肪、炭水化物、およびタンパク質が挙げられるが、これらに限定されない。そのような食用脂肪の例としては、ココナッツ油、ルリヂサ油、真菌油、ブラックカレント油、大豆油、ならびにモノ−およびジ−グリセリドが挙げられるが、これらに限定されない。そのような炭水化物の例としては、グルコース、食用のラクトース、および加水分解されたデンプンが挙げられるが、これらに限定されない。さらに、本発明の栄養組成物において利用され得るタンパク質の例としては、大豆タンパク質、電気透析された乳漿、電気透析された脱脂乳、またはこれらのタンパク質の加水分解物が挙げられるが、これらに限定されない。   Examples of suitable nutritive carriers include, but are not limited to, macronutrients such as edible fats, carbohydrates, and proteins. Examples of such edible fats include, but are not limited to, coconut oil, borage oil, fungal oil, black current oil, soybean oil, and mono- and di-glycerides. Examples of such carbohydrates include, but are not limited to, glucose, edible lactose, and hydrolyzed starch. In addition, examples of proteins that can be utilized in the nutritional compositions of the present invention include soy protein, electrodialyzed whey, electrodialyzed skim milk, or hydrolysates of these proteins. It is not limited.

ビタミンおよび無機質に関して、カルシウム、リン、カリウム、ナトリウム、塩化物、マグネシウム、マンガン、鉄、銅、亜鉛、セレン、ヨウ素、ならびにビタミンA、E、D、C、およびB複合体を、本発明の飼料組成物に添加してもよい。他のそのようなビタミンおよび無機質もまた添加してもよい。   With respect to vitamins and minerals, calcium, phosphorus, potassium, sodium, chloride, magnesium, manganese, iron, copper, zinc, selenium, iodine, and vitamins A, E, D, C, and B complexes are fed into the feed of the present invention. It may be added to the composition. Other such vitamins and minerals may also be added.

本発明の飼料組成物において利用される成分は、半精製または精製されたものに由来し得る。半精製または精製されたとは、天然材料の精製によって調製された材料を意味する。   The components utilized in the feed composition of the present invention can be derived from semi-purified or purified. Semi-purified or purified means material prepared by purification of natural materials.

本発明の飼料組成物は、食事の補給が必要とされない場合でさえも、食品に添加されてもよい。例えば、組成物は、マーガリン、改質バター、チーズ、乳、ヨーグルト、チョコレート、キャンディ、スナック、サラダ油、料理油、料理脂肪、肉、魚、および飲料が挙げられるが、これらに限定されないあらゆる型の食品に添加されてもよい。   The feed composition of the present invention may be added to foods even when dietary supplementation is not required. For example, the composition may include any type of margarine, modified butter, cheese, milk, yogurt, chocolate, candy, snack, salad oil, cooking oil, cooking fat, meat, fish, and beverages. It may be added to food.

さらに、本発明によって生成された脂質、または対象遺伝子を含み、発現するように形質転換された宿主細胞も、動物の組織、または乳脂肪酸組成または卵の脂肪酸組成をヒトまたは動物の摂取のために、あるいは動物の健康および幸福のためにより望ましいものに改変させるために動物性食品補助剤として使用してもよい。そのような動物の例には、ヒツジ、ウシ、ウマ、イヌおよびネコ等のペット等が含まれる。   In addition, lipids produced by the present invention, or host cells transformed to contain and express a gene of interest can also be used to ingest animal tissue, or milk fatty acid composition or egg fatty acid composition for human or animal consumption. Alternatively, it may be used as an animal food supplement to modify it to be more desirable for animal health and well-being. Examples of such animals include pets such as sheep, cows, horses, dogs and cats.

さらに、本発明の飼料は、ヒトまたは動物の摂取のために魚における脂肪酸のレベルを増加させるために水産養殖において使用することができる。   Furthermore, the feed of the present invention can be used in aquaculture to increase the level of fatty acids in fish for human or animal consumption.

本発明の好ましい飼料は、ヒトまたは他の動物のための食品または食餌として直接使用され得る、植物、種子、ならびに他の植物部分、例えば、葉、果実、および茎等である。例えば、動物は、野外で生育させたそのような植物を直接食べ得るか、または制御された給餌においてより多くの測定された量を給餌され得る。   Preferred feeds of the present invention are plants, seeds and other plant parts, such as leaves, fruits and stems, which can be used directly as food or diet for humans or other animals. For example, the animals can directly eat such plants grown in the field or can be fed a higher measured amount in a controlled feeding.

組成物
本発明は、1つ以上の脂質または本発明の方法を使用して生成された油を含む組成物、具体的には、薬学的組成物も包含する。
Compositions The present invention also encompasses compositions, particularly pharmaceutical compositions, comprising one or more lipids or oils produced using the methods of the present invention.

薬学的組成物は、標準的なよく知られている無毒性の薬学的に許容される担体、アジュバント、またはビヒクル、例えば、リン酸緩衝生理食塩水、水、エタノール、ポリオール、植物油、湿潤剤、または水/油乳化剤等の乳化剤と組み合わせて、脂質のうちの1つ以上を含んでもよい。組成物は、液体または固体の形態であってもよい。例えば、組成物は、錠剤、カプセル、摂取可能な液体、粉末、局所的軟膏、またはクリームの形態であってもよい。適切な流動性は、例えば、分散の場合に必要とされる粒径を維持することによって、および界面活性剤を使用することによって維持することができる。また、等張剤、例えば、糖類、塩化ナトリウム等を含むことが望ましい場合がある。そのような不活性希釈剤に加えて、組成物はまた、アジュバント、例えば、湿潤剤、乳化剤および懸濁剤、甘味剤、香味剤および香料を含むことができる。   The pharmaceutical composition comprises standard well known non-toxic pharmaceutically acceptable carriers, adjuvants, or vehicles such as phosphate buffered saline, water, ethanol, polyols, vegetable oils, wetting agents, Alternatively, one or more of the lipids may be included in combination with an emulsifier such as a water / oil emulsifier. The composition may be in liquid or solid form. For example, the composition may be in the form of a tablet, capsule, ingestible liquid, powder, topical ointment, or cream. The proper fluidity can be maintained, for example, by maintaining the required particle size in the case of dispersion and by the use of surfactants. It may also be desirable to include isotonic agents such as sugars, sodium chloride and the like. In addition to such inert diluents, the compositions can also include adjuvants such as wetting agents, emulsifying and suspending agents, sweetening, flavoring and perfuming agents.

懸濁液は、活性化合物に加えて、懸濁剤、例えば、エトキシ化イソステアリルアルコール、ポリオキシエチレンソルビトールおよびソルビタンエステル、微結晶性セルロース、アルミニウムメタヒドロオキシド、ベントナイト、寒天、およびトラガカント、またはこれらの物質の混合物を含んでもよい。   Suspensions may contain, in addition to the active compound, suspending agents such as ethoxylated isostearyl alcohol, polyoxyethylene sorbitol and sorbitan esters, microcrystalline cellulose, aluminum metahydroxide, bentonite, agar, and tragacanth, or these A mixture of these substances may also be included.

錠剤およびカプセル等の固体投薬形態は、当技術分野でよく知られている技法を用いて調製され得る。例えば、本発明によって生成される脂質は、従来の錠剤基剤、例えば、ラクトース、スクロース、およびコーンスターチを用いて、結合剤、例えば、アカシア、コーンスターチ、またはゼラチン、崩壊剤、例えば、ジョガイモデンプンまたはアルギン酸、および滑沢剤、例えば、ステアリン酸またはステアリン酸マグネシウムと組み合わせて錠剤化することができる。カプセルは、これらの賦形剤をゼラチンカプセルに、抗酸化剤および関連脂質(複数を含む)とともに組み込むことによって調製することができる。   Solid dosage forms such as tablets and capsules can be prepared using techniques well known in the art. For example, lipids produced according to the present invention may be combined with binders such as acacia, corn starch, or gelatin, disintegrants such as potato starch or starch using conventional tablet bases such as lactose, sucrose, and corn starch. Tablets can be combined with alginic acid and lubricants such as stearic acid or magnesium stearate. Capsules can be prepared by incorporating these excipients into gelatin capsules together with antioxidants and related lipid (s).

静脈内投与のために、本発明によって生成された脂質またはそれらの誘導体を、市販製剤に組み込んでもよい。   For intravenous administration, lipids produced by the present invention or their derivatives may be incorporated into commercial formulations.

特定の脂肪酸の典型的な用量は、0.1mg〜20g、1日あたり1回から5回服用(1日最高100g)であり、好ましくは、1日あたり約10mg〜約1、2、5、または10gの範囲内(1回または複数回投与において服用)である。当技術分野で知られているように、最低限の約300mg/日の脂肪酸が望ましい。しかしながら、あらゆる量の脂肪酸が対象にとって有益であることが理解されよう。   Typical doses of certain fatty acids are 0.1 mg to 20 g taken 1 to 5 times per day (up to 100 g per day), preferably about 10 mg to about 1, 2, 5, Or within the range of 10 g (taken in single or multiple doses). As is known in the art, a minimum of about 300 mg / day of fatty acid is desirable. However, it will be appreciated that any amount of fatty acid is beneficial to the subject.

本発明の薬学的組成物の可能な投与経路は、例えば、腸内および非経口を含む。例えば、液体調製物は、経口投与されてもよい。さらに、均一な混合物は、水に完全に分散され、滅菌条件下で生理学的に許容される希釈剤、防腐剤、緩衝剤、または噴射剤と混合し、噴霧剤または吸入剤を形成することができる。   Possible routes of administration of the pharmaceutical composition of the present invention include, for example, enteral and parenteral. For example, liquid preparations may be administered orally. In addition, a homogeneous mixture can be completely dispersed in water and mixed with physiologically acceptable diluents, preservatives, buffers, or propellants under sterile conditions to form sprays or inhalants. it can.

対象に投与すべき組成物の用量は、当業者によって決定され得、様々な要因、例えば、対象の体重、年齢、全体的健康、既往歴、免疫状態等に依存する。   The dose of the composition to be administered to the subject can be determined by one skilled in the art and depends on various factors such as the subject's weight, age, overall health, medical history, immune status, and the like.

さらに、本発明の組成物は、化粧品の目的のために利用され得る。組成物は、混合物が形成されるように、または本発明によって生成された脂肪酸が化粧品組成物中における唯一の「活性」成分として使用され得るように、既存の化粧品組成物に添加することができる。   Furthermore, the compositions of the present invention can be utilized for cosmetic purposes. The composition can be added to an existing cosmetic composition so that a mixture is formed or the fatty acids produced according to the invention can be used as the only “active” ingredient in the cosmetic composition. .

実施例1.一般的な材料および方法
植物材料および生育条件
ベニバナ植物(カルタムスチンクトリウス)遺伝子型SU、S−317、S−517、LeSaf496、CW99−OL、およびCiano−OLを、16時間(25℃)/8時間(22℃)の昼/夜サイクル下でパーライトおよび砂壌土の鉢植え用の混合物中で、温室内で種子から生育した。高リノール酸変種である野生型変種SUは、NSWのHeffernan Seedsから得られた。PI603208(LeSaf496,ATC120562)およびCW 99−OL(ATC120561)の種子は、Australian Temperate Field Crops Collectionから得られた。
Example 1. General materials and methods
Plant material and growth conditions Safflower plants (Kartams tinctorius) genotype SU, S-317, S-517, LeSaf496, CW99-OL, and Ciano-OL were treated for 16 hours (25 ° C.) / 8 hours (22 ° C. ) From seeds in a greenhouse in a potting mixture of pearlite and sand loam under a day / night cycle. Wild-type variant SU, a high linoleic acid variant, was obtained from NSW's Heffernan Seeds. PI603208 (LeSaf496, ATC120562) and CW99-OL (ATC120561) seeds were obtained from the Australian Temperate Field Crops Collection.

葉、根、子葉、および胚軸を含むDNAおよびRNA抽出のための植物組織は、発芽後の10日目にベニバナの実生から収穫された。開花の頭部は、花が開いた初日に得られ、発育中の胚は、開花後(DPA)7日目(早期)、15日目(中期)、および20日目(晩期)の3つの発育段階で収穫された。試料を、液体窒素中で直ちに冷却し、DNAおよびRNA抽出が行われるまで−80℃で保存した。   Plant tissues for DNA and RNA extraction including leaves, roots, cotyledons and hypocotyls were harvested from safflower seedlings 10 days after germination. The flowering head is obtained on the first day when the flower opens, and the developing embryo is divided into three parts after flowering (DPA) 7 days (early), 15 days (middle), and 20 days (late). Harvested at the developmental stage. Samples were immediately cooled in liquid nitrogen and stored at −80 ° C. until DNA and RNA extraction was performed.

ベニバナ小花は、管状であり、主として、通常、10%未満の異系交配で自家受粉する(Knowles 1969)。風ではなく、昆虫が、野外での自家受粉のレベルを増大させ得る。授粉されていない柱頭は、数日間受容可能な状態であり得る。それぞれの頭状花(ベニバナの頭部)は、約15〜30の痩果を含む。植物における発育中の種子の種子質量は、開花後の初めの15日間、急速に増加する。油含量は、10〜15DAPの期間中、5〜10倍増加し、約28 DPAで最高レベルに達する(Hill and Knowles 1968)。ベニバナ種子および植物は、開花後の約5週間で生理学的に成熟し、ほとんどの葉が茶色になり、わずかに緑がかった色が、最も遅い開花の頭部の苞葉上に残っているときには、種子が、収穫する状態にある。種子は、手で頭部を擦り合わせることによって容易に収穫された。   The safflower florets are tubular and are usually self-pollinated, usually in less than 10% outcross (Knowles 1969). Insects, not wind, can increase the level of self-pollination in the field. Non-pollinated stigmas can be acceptable for several days. Each flower head (safflower head) contains about 15-30 fruit. The seed mass of developing seeds in plants increases rapidly during the first 15 days after flowering. The oil content increases 5 to 10 times during the period of 10-15 DAP, reaching the highest level at about 28 DPA (Hill and Knowles 1968). When safflower seeds and plants mature physiologically about 5 weeks after flowering, most of the leaves turn brown and a slightly greenish color remains on the leaves of the slowest flowering head The seeds are in a state of harvesting. Seeds were easily harvested by rubbing the heads by hand.

脂質分析
迅速な脂肪酸組成分析のための単一種子からの脂質試料の単離
植物の成熟期に収穫した後、ベニバナ種子は、37℃で3日間、その後、すぐに分析されない場合には、室温で、種子を貯蔵することによって乾燥させた。単一種子またはプールした種子は、小さな濾紙の間で粉砕し、その紙に染み込んだ滲み出た種子油を、以下に記載されるGC方法によって脂肪酸組成について分析した。
Lipid Analysis Isolation of Lipid Samples from Single Seeds for Rapid Fatty Acid Composition Analysis After harvesting at plant maturity, safflower seeds are allowed to reach room temperature for 3 days at 37 ° C. and then at room temperature if not immediately analyzed. The seeds were dried by storing. Single seeds or pooled seeds were ground between small filter papers and the exuded seed oil soaked into the paper was analyzed for fatty acid composition by the GC method described below.

発芽後の半子葉からの総脂質の単離
例えば、トランスジェニック植物からの子孫種子に対するスクリーニングのために、ベニバナ種子は、ペトリ皿中の湿らせた濾紙上で1日間発芽させた。脂質分析のためにそれぞれ発芽させた種子から子葉を慎重に取り出した。それぞれの実生の残りは、土壌に移し、得られた植物は、成熟するまで生育させ、トランスジェニック系統を維持する種子を収穫した。
Isolation of total lipids from post-emergent hemicotyledons For example, for screening against progeny seeds from transgenic plants, safflower seeds were germinated on moist filter paper in Petri dishes for 1 day. Cotyledons were carefully removed from each germinated seed for lipid analysis. The rest of each seedling was transferred to soil and the resulting plants were grown to maturity and harvested seeds that maintained the transgenic lines.

ソックスレー装置を使用した種子からの油の抽出
種子油の定量的な抽出のために、収穫したベニバナ種子を、105℃で一晩オーブン内で乾燥させ、Puck Mill中で1分間挽いた。挽いた種子材料(約250グラム)を予め計量したシンブル中に回収し、油抽出前に計量した。金属の上に一層の脱脂綿を添加した後、油を、初めに、70〜80℃で、ソックレー装置中で溶媒(Petroleum Spirit 40〜60C)により抽出した。次いで、混合物を、15〜20分ごとに抽出フラスコにサイフォンで吸い上げた溶媒で一晩還流した。溶解し、抽出した油を、真空下でロータリーエバポレーターを使用して溶媒から蒸発させることによって回収した。抽出した油の重量を測定し、油含有物を決定した。抽出した油の脂肪酸組成を決定するために、少量のアリコートを、クロロホルム中で希釈し、ガスクロマトグラフィーによって分析した。
Extraction of oil from seeds using a Soxhlet apparatus For quantitative extraction of seed oil, harvested safflower seeds were dried in an oven at 105 ° C. overnight and ground in Puck Mill for 1 minute. Ground seed material (about 250 grams) was collected in a pre-weighed thimble and weighed before oil extraction. After the addition of one layer of cotton wool on the metal, the oil was first extracted with solvent (Petoleum Spirit 40-60C) in a Sockley apparatus at 70-80 ° C. The mixture was then refluxed overnight with solvent siphoned into the extraction flask every 15-20 minutes. The dissolved and extracted oil was recovered by evaporation from the solvent using a rotary evaporator under vacuum. The extracted oil was weighed to determine the oil content. A small aliquot was diluted in chloroform and analyzed by gas chromatography to determine the fatty acid composition of the extracted oil.

葉材料からの総脂質の単離
Bligh and Dyer(1959)によって記載されるように、葉組織試料を凍結乾燥させ、計量し、総脂質を、約10mgの乾燥重量の試料から抽出した。
Isolation of total lipids from leaf material Leaf tissue samples were lyophilized and weighed, and total lipids were extracted from approximately 10 mg dry weight samples as described by Bligh and Dyer (1959).

脂質の分別
必要な場合には、予めコーティングしたシリカゲルプレート(Silica gel 60,Merck)上で、2相の薄膜クロマトグラフィー(TLC)システムを使用して、TAG分画を、他の脂質成分から分離した。10mgの乾燥重量の葉組織に相当する抽出した脂質試料を、第1の相でヘキサン/ジエチルエーテル(98/2 v/v)を用いて、非極性ワックスを除去し、次いで、第2の相でヘキサン/ジエチルエーテル/酢酸(70/30/1 v/v/v)を用いてクロマトグラフを行った。必要な場合には、第一の方向においては、クロロホルム/メタノール/水(65/25/4 v/v/v)であり、第二の方向においては、クロロホルム/メタノール/NHOH/エチルプロピルアミン(130/70/10/1 v/v/v/v)を使用する、二次元TLC(Silica gel 60,Merck)を使用して、等量の5mgの乾燥重量の葉の等価物から抽出された脂質試料中において、極性脂質を、非極性脂質から分離した。脂質スポットおよび同じTLCプレート上で泳動させた適切な標準物を、ヨウ素蒸気への短期間の曝露により可視化し、バイアルに収集し、以下の通りにGC分析のためトランスメチル化してFAMEを生成した。
Separation of lipids If necessary, the TAG fraction is separated from other lipid components using a two-phase thin film chromatography (TLC) system on pre-coated silica gel plates (Silica gel 60, Merck). did. Extracted lipid samples corresponding to 10 mg dry weight of leaf tissue were used to remove non-polar wax using hexane / diethyl ether (98/2 v / v) in the first phase and then the second phase. And chromatographed using hexane / diethyl ether / acetic acid (70/30/1 v / v / v). Where necessary, chloroform / methanol / water (65/25/4 v / v / v) in the first direction and chloroform / methanol / NH 4 OH / ethylpropyl in the second direction. Extracted from an equivalent of 5 mg dry weight leaf equivalent using 2D TLC (Silica gel 60, Merck) using amine (130/70/10/1 v / v / v / v) In the prepared lipid sample, polar lipids were separated from nonpolar lipids. Lipid spots and appropriate standards run on the same TLC plate were visualized by short-term exposure to iodine vapor, collected in vials, and transmethylated for GC analysis to produce FAME as follows. .

脂肪酸メチルエステル(FAME)の調製およびガスクロマトグラフィー(GC)分析
GCによる脂肪酸組成分析のために、上述のように調製された抽出した脂質試料を、ガラス管に移し、2mLのメタノール(Supelco)中1M HCl中で80℃で3時間トランスメチル化した。室温まで冷却した後、1.3mLの0.9% NaClおよび800μLのヘキサンをそれぞれの管に添加し、FAMEをヘキサン相に抽出した。脂肪酸組成を決定するために、温度上昇プログラムを、150℃の初期温度に変更し、1分間維持し、3℃/分で210℃まで、次いで、50℃/分で240℃まで上昇させ、最終的に、2分間維持することを除いては、Zhou et al.(2011)によって本質的に記載される、30m BPX70カラムを装備したAgilent Technologies 7890Aガスクロマトグラフ(Palo Alto,California,USA)を使用するガスクロマトグラフィー(GC)によって、FAMEを分離した。Agilent Technologies ChemStationソフトウェア(Rev B.03.01(317),Palo Alto,California,USA)を用いてピークを定量化した。ピーク応答は、キャリブレーションのために使用された18:1、18:0、20:0、および22:0を含む均等な比率の31の異なる脂肪酸メチルエステルを含む真正のNu−Check GLC standard−411(Nu−Check Prep Inc,MN,USA)の脂肪酸に類似した。試料中のそれぞれの脂肪酸の比率を、脂肪酸における個々および総ピーク面積に基づいて計算した。
Preparation of Fatty Acid Methyl Ester (FAME) and Gas Chromatography (GC) Analysis For fatty acid composition analysis by GC, the extracted lipid sample prepared as described above was transferred to a glass tube and placed in 2 mL of methanol (Supelco). Transmethylated in 1M HCl at 80 ° C. for 3 hours. After cooling to room temperature, 1.3 mL of 0.9% NaCl and 800 μL of hexane were added to each tube and FAME was extracted into the hexane phase. To determine the fatty acid composition, the temperature increase program was changed to an initial temperature of 150 ° C., maintained for 1 minute, increased to 210 ° C. at 3 ° C./minute, then increased to 240 ° C. at 50 ° C./minute, and finally In general, Zhou et al. The FAMEs were separated by gas chromatography (GC) using an Agilent Technologies 7890A gas chromatograph (Palo Alto, California, USA) equipped with a 30m BPX70 column, essentially as described by (2011). Peaks were quantified using Agilent Technologies ChemStation software (Rev B.03.01 (317), Palo Alto, California, USA). The peak response is the authentic Nu-Check GLC standard- containing the same ratio of 31 different fatty acid methyl esters including 18: 1, 18: 0, 20: 0, and 22: 0 used for calibration. 411 (Nu-Check Prep Inc, MN, USA). The ratio of each fatty acid in the sample was calculated based on the individual and total peak areas in the fatty acid.

ガスクロマトグラフィー(質量分析法)によるFAMEの分析
2,4−ジメチルオキサゾリン(DMOX)の修飾およびGC−MS分析によるFAMEにおける二重結合の位置の確認を、30m BPX70カラムを装備したShimadzu GC−MS QP2010 Plusを用いることを除いて、前述のように行った(Zhou et al.,2011)。カラム温度は、150℃の初期温度で1分間、5℃/分で200℃まで、次いで、10℃/分で240℃まで上昇させ、5分間維持するようにプログラム化した。質量スペクトルを得て、GCMSsolutionソフトウェア(Shimadzu,Version 2.61)で処理した。遊離脂肪酸およびFAMEスタンダードをSigma−Aldrich(St. Louis, MO, USA)から購入した。
Analysis of FAME by gas chromatography (mass spectrometry) Modification of 2,4-dimethyloxazoline (DMOX) and confirmation of the position of the double bond in FAME by GC-MS analysis were performed using Shimadzu GC-MS equipped with a 30m BPX70 column. The procedure was as described above (Zhou et al., 2011) except that QP2010 Plus was used. The column temperature was programmed to rise to 200 ° C. at 5 ° C./min for 1 minute at an initial temperature of 150 ° C., then to 240 ° C. at 10 ° C./min and maintained for 5 minutes. Mass spectra were acquired and processed with GCMSsolution software (Shimadzu, Version 2.61). Free fatty acids and FAME standards were purchased from Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA).

LC−MSによる脂質種の分析
成熟した個々の単一種子を、School of Botany,University of Melbourneにおいて、LC−MSを使用して、脂質全代謝物(lipidomics)の分析に供した。Bligh and Dyer(1959)によって記載されるように、総脂質を抽出し、CHCl中に溶解した。1mgの脂質のアリコートを、Nで乾燥させ、1mLのブタノール:メタノール(1:1 v/v)中10mM ブチル化ヒドロキシトルエン中に溶解し、Agilent 1200シリーズLCおよび6410B エレクトロスプレーイオン化三連四重極LC−MSを使用して分析した。Ascentis Express RP−Amideカラム(5cm×2.1mm,Supelco)および0.2mL/分の流速で、バイナリー勾配を使用して、脂質をクロマトグラフィーで分離した。移動相は、A、HO:メタノール:テトラヒドロフラン(50:20:30、v/v/v)中の10mM ギ酸アンモニウム;B.HO:メタノール:テトラヒドロフラン(5:20:75、v/v/v)中の10mM ギ酸アンモニウムであった。脂肪酸16:0、16:1 18:0、18:1、18:2、18:3を用いて、選択された中性脂質(TAGおよびDAG)ならびにホスホコリン(PC)を、25Vの衝突エネルギーおよび135Vのフラグメンターを使用して、多重反応モニタリング(MRM)によって分析した。個々のMRM TAGおよびDAGは、脂肪酸の中性損失からのアンモニア処理した前駆イオンおよびプロダクトイオンに基づいて特定された。10uM トリステアリン外部標準を用いて、TAGおよびDAGを定量化した。
Analysis of Lipid Species by LC-MS Mature individual single seeds were subjected to analysis of lipid total metabolites (LC) using LC-MS at School of Botany, University of Melbourne. Total lipids were extracted and dissolved in CHCl 3 as described by Bligh and Dyer (1959). An aliquot of 1 mg lipid was dried over N 2 and dissolved in 1 mM butanol: methanol (1: 1 v / v) in 10 mM butylated hydroxytoluene, Agilent 1200 Series LC and 6410B electrospray ionized triple quadruple. Analyzed using polar LC-MS. Lipids were chromatographed using an Ascentis Express RP-Amide column (5 cm x 2.1 mm, Supelco) and a binary gradient at a flow rate of 0.2 mL / min. Mobile phase, A, H 2 O: methanol: tetrahydrofuran (50: 20: 30, v / v / v) 10mM ammonium formate in; B. 10 mM ammonium formate in H 2 O: methanol: tetrahydrofuran (5:20:75, v / v / v). Fatty acids 16: 0, 16: 1 18: 0, 18: 1, 18: 2, 18: 3 were used to select selected neutral lipids (TAG and DAG) and phosphocholine (PC) with a collision energy of 25V and Analyzed by multiple reaction monitoring (MRM) using a 135 V fragmentor. Individual MRM TAGs and DAGs were identified based on ammonia-treated precursor ions and product ions from neutral loss of fatty acids. TAG and DAG were quantified using a 10 uM Tristearin external standard.

油試料のステロール含量の分析
内部標準としてC24:0 モノールのさらなるアリコートとともに約10mgの油の試料を、80% MeOH中の4mLの5% KOHを使用し、テフロンで裏打ちされたねじ蓋を取り付けたガラス管内で、80℃で2時間加熱して鹸化した。反応混合物を冷却した後、2mLのMilli−Q水を添加し、振とうし、ボルテックスすることによって、ステロールを、2mLのヘキサン:ジクロロメタン(4:1 v/v)に抽出した。混合物を遠心分離し、ステロール抽出物を除去し、2mLのMilli−Q水で洗浄した。次いで、振とうし、遠心分離した後、ステロール抽出物を除去した。窒素ガスの蒸気を使用して、抽出物を蒸着させ、200mLのBSTFAを使用し、80℃で2時間加熱して、ステロールをシリル化した。
Analysis of sterol content of oil sample About 10 mg of oil sample with a further aliquot of C24: 0 monol as an internal standard, 4 mL of 5% KOH in 80% MeOH, and teflon lined screw caps were attached. Saponification was carried out by heating at 80 ° C. for 2 hours in a glass tube. After cooling the reaction mixture, sterols were extracted into 2 mL of hexane: dichloromethane (4: 1 v / v) by adding 2 mL of Milli-Q water, shaking and vortexing. The mixture was centrifuged to remove the sterol extract and washed with 2 mL Milli-Q water. The sterol extract was then removed after shaking and centrifugation. The extract was evaporated using nitrogen gas vapor and the sterol was silylated using 200 mL BSTFA and heated at 80 ° C. for 2 hours.

ステロールのGC/GC−MS分析のために、ステロール−OTMSi誘導体を、熱ブロック上で、40℃で、窒素ガスの蒸気下で乾燥させ、次いで、GC/GC−MS分析の直前に、クロロホルムまたはヘキサン中に再溶解した。Supelco Equity(商標)−1融合シリカキャピラリーカラム(15m×0.1mm すなわち、0.1μm フィルム厚)、FID、スプリット/スプリットレスインジェクターならびにAgilent Technologies 7683B Seriesオートサンプラーおよびインジェクターを備えたAgilent Technologies 6890A GC(Palo Alto,California,USA)を用いて、ガスクロマトグラフィー(GC)によりステロール−OTMS誘導体を分析した。ヘリウムが、担体ガスであった。120℃のオーブン温度で試料をスプリットレスモードで注入した。注入後、オーブン温度を、10℃min−1で270℃まで上昇させ、最終的に、5℃min−1で300℃まで上昇させた。Agilent Technologies ChemStationソフトウェア(Palo Alto,California,USA)を用いてピークを定量化した。GC結果は、個々の成分領域の±5%の誤差に供された。 For GC / GC-MS analysis of sterols, sterol-OTMSi derivatives were dried on a heat block at 40 ° C. under nitrogen gas vapor, then chloroform or GC / GC-MS analysis just prior to GC / GC-MS analysis. Redissolved in hexane. Agilent Technologies Agilent Technologies C 68A with a Superco Equity ™ -1 fused silica capillary column (15 m × 0.1 mm or 0.1 μm film thickness), FID, split / splitless injector and Agilent Technologies 7683B Series autosampler and injector The sterol-OTMS derivatives were analyzed by gas chromatography (GC) using Alto, California, USA. Helium was the carrier gas. Samples were injected in splitless mode at an oven temperature of 120 ° C. After the injection, the oven temperature was increased to 270 ° C. at 10 ° C. min −1 and finally increased to 300 ° C. at 5 ° C. min −1 . Peaks were quantified using Agilent Technologies ChemStation software (Palo Alto, California, USA). The GC results were subjected to an error of ± 5% of the individual component areas.

Finnigan Thermoquest GCQ GC−MSおよびFinnigan Thermo Electron Corporation GC−MSにおいてGC−質量分光(GC−MS)分析を行い、両方のシステムは、オンカラムインジェクターおよびThermoquest Xcaliburソフトウェア(Austin,Texas,USA)と装着した。それぞれのGCに上記のものと同様の極性のキャピラリーカラムを装着した。質量スペクトルデータを使用し、保持時間データを真正および実験室基準に対して得られたものと比較することによって、個々の成分を特定した。試料バッチと同時に、全手順のブランク分析を行った。   GC-mass spectroscopy (GC-MS) analysis was performed on Finnigan Thermoquest GCQ GC-MS and Finnigan Thermo Electron Corporation GC-MS, both systems were equipped with on-column injector and Thermoquest Xcalib AxAUS Each GC was equipped with a capillary column having the same polarity as described above. Using mass spectral data, individual components were identified by comparing retention time data with those obtained against authentic and laboratory standards. Simultaneously with the sample batch, a blank analysis of the entire procedure was performed.

IatroscanによるTAGの定量化
1μLのそれぞれの植物抽出物を、TLC−FID Iatroscan(商標)(Mitsubishi Chemical Medience Corporation−Japan)用の1つのChromarod−SIIに充填した。次いで、Chromarodラックを、70mlのヘキサン/CHCl/2−プロパノール/ギ酸(85/10.716/0.567/0.0567 v/v/v/v)溶媒系を含む平衡化した現像タンクに移した。30分間のインキュベーション後、Chromarodラックを、100℃で3分間乾燥させIatroscan MK−6s TLC−FID分析器(Mitsubishi Chemical Medience Corporation−Japan)上で直ちに走査した。DAGE内部標準およびTAGのピーク面積を、SIC−480II積分ソフトウェア(Version:7.0−E SIC System instruments Co.,LTD−Japan)を使用して積分する。
Quantification of TAG with Iatroscan 1 μL of each plant extract was loaded into one Chromarod-SII for TLC-FID Iatroscan ™ (Mitsubishi Chemical Media Corporation-Japan). The Chromarod rack is then placed in an equilibrated developer tank containing 70 ml of hexane / CHCl 3 / 2-propanol / formic acid (85 / 10.716 / 0.567 / 0.0567 v / v / v / v) solvent system. Moved. After a 30 minute incubation, the Chromarod rack was dried at 100 ° C. for 3 minutes and immediately scanned on an Iatroscan MK-6s TLC-FID analyzer (Mitsubishi Chemical Media Corporation-Japan). The DAGE internal standard and the peak area of TAG are integrated using SIC-480II integration software (Version: 7.0-ESIC System Instruments Co., LTD-Japan).

2つのステップにおいて、TAGの定量化を行う。まず、DAGE内部標準を、すべての試料中で走査して、抽出収率を補正し、その後、濃縮したTAG試料を選択し、希釈する。次に、外部標準としてトリリノール酸グリセリル(Sigma−Aldrich)を用いて、外部校正によって第2の走査を用いて希釈した試料中でTAGの量を定量化する。   In two steps, TAG is quantified. First, the DAGE internal standard is scanned in all samples to correct the extraction yield, and then the concentrated TAG sample is selected and diluted. The amount of TAG is then quantified in the diluted sample using a second scan with external calibration using glyceryl trilinoleate (Sigma-Aldrich) as an external standard.

サッカロマイセスセレヴィシエにおける候補FAD2遺伝子の発現
候補FAD2 cDNAの全オープンリーディングフレームを含むDNA断片を、EcoRI断片としてpGEMT−easyベクターから切除し、ベクターpENTR11(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)の対応する部位に挿入した。次いで、Gateway(登録商標)Cloning組み換え技術(Stratagene,LaJolla,CA,USA)を用いて、挿入物を、目的発現ベクターpYES2−DEST52にクローン化して、酵母細胞中において誘導的遺伝子発現のために、GAL1プロモーターの制御下でオープンリーディングフレームに置いた。得られたプラスミド中の遺伝子配列を、DNA配列決定によって確認した。得られたプラスミドおよび対照としてあらゆるcDNA挿入を欠いているpYES2−DEST52ベクターを、酢酸リチウム媒介形質転換によってサッカロマイセスセレヴィシエ株YPH499の細胞に導入した。外因性脂肪酸基質の供給を含む、または含まない酵母細胞中のこれらの候補FAD2遺伝子の発現は、本質的には、Zhou et al.(2006)によって前述される通りであった。それぞれの実験を三重に行った。
Expression of Candidate FAD2 Gene in Saccharomyces cerevisiae A DNA fragment containing the entire open reading frame of the candidate FAD2 cDNA is excised from the pGEMT-easy vector as an EcoRI fragment and placed in the corresponding site of the vector pENTR11 (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA) Inserted. The insert was then cloned into the target expression vector pYES2-DEST52 using Gateway® Cloning recombination technology (Stratagene, LaJolla, CA, USA) for inducible gene expression in yeast cells. Placed in an open reading frame under the control of the GAL1 promoter. The gene sequence in the resulting plasmid was confirmed by DNA sequencing. The resulting plasmid and the pYES2-DEST52 vector lacking any cDNA insert as a control was introduced into cells of Saccharomyces cerevisiae strain YPH499 by lithium acetate-mediated transformation. Expression of these candidate FAD2 genes in yeast cells with or without the supply of exogenous fatty acid substrates is essentially as described in Zhou et al. (2006) as described above. Each experiment was performed in triplicate.

一過性発現システム系における植物細胞での遺伝子発現
遺伝子は、Voinnet et al.(2003)およびWood et al.(2009)によって本質的に記載されるように、一過性発現システムを使用してニコチアナベンタミアーナ(Nicotiana benthamiana)葉細胞に発現された。CaMV 35Sプロモーターの制御下で、ウイルスサイレンシングサプレッサー発現P19の構成的発現のためのベクターが、Peter Waterhouse,CSIRO Plant Industry,Canberra,Australiaの実験室から得られた。キメラバイナリーベクター35S:P19を、アグロバクテリウムウメファシエンス株AGL1に導入した。また、プロモーター、多くの場合、35Sプロモーターから植物細胞中に発現されるコード領域を含むすべての他のバイナリーベクターを、アグロバクテリウムウメファシエンス株AGL1に導入した。組み換え細胞は、バイナリーベクターにおける選択可能なマーカー遺伝子により、28℃で、50mg/Lのリファンピシン、および50mg/Lのカナマイシンまたは80mg/Lのスペクチノマイシンのいずれかが追加された5mLのLB培養液において定常期になるように生育させた。5mMのMES、pH5.7、5mMのMgSO、および100μMのアセトシリンゴンを含む1.0mlの浸潤緩衝液中に再懸濁する前に、室温で5分間、3000xgで遠心分離することによって、それぞれの培地からの細菌を、ペレット化した。次いで、再懸濁した細胞培地を、さらに3時間振とうしながら、28℃でインキュベートした。次いで、浸潤緩衝液中のそれぞれの培地の10倍の希釈物を、等体積の35S:P19倍地と混合し、同じ方法で希釈し、混合物を十分に膨張したN.ベンタミアーナ葉の裏面に浸潤させた。特に指定のない限り、発現すべき遺伝子を含む混合培地は、アグロバクテリウム中において35S:P19構築物を含んだ。対照浸潤物は、アグロバクテリウム中において35S:P19構築物のみを含んだ。
Gene expression genes in plant cells in the transient expression system system are described in Voinnet et al. (2003) and Wood et al. (2009) was expressed in Nicotiana benthamiana leaf cells using a transient expression system. A vector for constitutive expression of viral silencing suppressor expression P19 under control of the CaMV 35S promoter was obtained from the laboratory of Peter Waterhouse, CSIRO Plant Industry, Canberra, Australia. The chimeric binary vector 35S: P19 was introduced into Agrobacterium umefaciens strain AGL1. Also, all other binary vectors containing a promoter, often a coding region expressed in plant cells from the 35S promoter, were introduced into Agrobacterium umefaciens strain AGL1. Recombinant cells were treated with a selectable marker gene in a binary vector at 28 ° C. in 5 mL LB medium supplemented with 50 mg / L rifampicin and either 50 mg / L kanamycin or 80 mg / L spectinomycin. The plant was grown to a stationary phase. By centrifugation at 3000 xg for 5 minutes at room temperature before resuspension in 1.0 ml invasion buffer containing 5 mM MES, pH 5.7, 5 mM MgSO 4 , and 100 μM acetosyringone. Bacteria from each medium were pelleted. The resuspended cell medium was then incubated at 28 ° C. with shaking for an additional 3 hours. A 10-fold dilution of each medium in infiltration buffer was then mixed with an equal volume of 35S: P19 medium, diluted in the same manner, and the mixture was fully swollen. It was infiltrated into the back side of the bentamiana leaf. Unless otherwise specified, the mixed media containing the gene to be expressed contained the 35S: P19 construct in Agrobacterium. The control infiltrate contained only the 35S: P19 construct in Agrobacterium.

アグロバクテリウム細胞混合物を用いて、葉を浸潤させ、植物は、一般に、総脂質の単離および脂肪酸分析のためにリーフディスクを採取する前に、浸潤後さらに5日間生育させた。N.ベンタミアーナ植物を、14/10時間の明/暗サイクルで、約200ルクスの光強度を有する植物上に直接置かれたOsram ‘Soft White’蛍光灯を用いて、一定の24℃で、生育キャビネット中で生育させた。一般に、実験のために6週齢の植物を使用し、ほぼ十分に膨張した本物の葉を浸潤させた。わずかの相違を避けるために、浸潤後、浸潤していない葉をすべて、除去した。   The Agrobacterium cell mixture was used to infiltrate the leaves and plants were generally grown for another 5 days after infiltration before harvesting leaf discs for total lipid isolation and fatty acid analysis. N. Ventamiana plants were grown in a growth cabinet at a constant 24 ° C. using an Osram 'Soft White' fluorescent lamp placed directly on a plant having a light intensity of about 200 lux with a light / dark cycle of 14/10 hours. Grown on. In general, 6-week-old plants were used for experiments and infiltrated almost fully expanded real leaves. To avoid slight differences, all non-infiltrated leaves were removed after infiltration.

リアルタイム定量PCR(RT−qPCR)
BIORAD CFX96(商標)リアルタイムPCR検出システムおよびiQTM SYBR(登録商標)Green Supermix(BioRad, Hercules,CA,USA)を用いて、定量RT−PCRによって遺伝子発現分析を行った。19〜23ヌクレオチド長で、約65℃の融解温度(Tm)を有し、約100〜200bpの増幅生成物をもたらす遺伝子に特異的な増幅のために設計されたプライマー。PCR反応は、96ウェルプレート中で行った。RT−PCR反応はすべて、三重で行われた。反応混合物は、1×iQTM SYBR(登録商標)Green Supermix(BioRad,Hercules,CA,USA)、5μM 順方向および逆方向プライマー、ならびに400ngのcDNAを含み、1ウェルあたり10μLの体積で使用した。熱サイクル条件は、95℃で3分間、続いて、95℃で10秒間、60℃で30秒間、68℃で30秒間の40サイクルであった。60℃から95℃で0.1°C/秒のPCRの最終ステップ後に、融解曲線分析によって、PCR増幅の特異性をモニタリングした。さらに、PCR生成物はまた、アガロースゲル電気泳動によって純度を確認し、シークエンスによっても確認された。構造的に発現した遺伝子KASIIは、発現レベルを正規化する内因性参照として使用された。データは、対応する遺伝子発現レベルに対して較正され、その後、相対定量のために2−ΔΔCt方法を行った(Schmittgen,2008)。このデータは、独立した96ウェルプレート上で行われた3つの反応の平均±標準偏差として示された。
Real-time quantitative PCR (RT-qPCR)
Gene expression analysis was performed by quantitative RT-PCR using a BIORAD CFX96 ™ real-time PCR detection system and iQTM SYBR® Green Supermix (BioRad, Hercules, CA, USA). Primers designed for gene-specific amplification that are 19-23 nucleotides long and have a melting temperature (Tm) of about 65 ° C., resulting in an amplification product of about 100-200 bp. PCR reactions were performed in 96 well plates. All RT-PCR reactions were performed in triplicate. The reaction mixture contained 1 × iQ ™ SYBR® Green Supermix (BioRad, Hercules, Calif., USA), 5 μM forward and reverse primers, and 400 ng cDNA and was used in a volume of 10 μL per well. The thermal cycle conditions were 95 ° C. for 3 minutes, followed by 40 cycles of 95 ° C. for 10 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 30 seconds. After the final step of PCR from 60 ° C. to 95 ° C. at 0.1 ° C./s, the specificity of PCR amplification was monitored by melting curve analysis. In addition, the PCR product was also checked for purity by agarose gel electrophoresis and confirmed by sequencing. The structurally expressed gene KASII was used as an endogenous reference to normalize expression levels. Data were calibrated to the corresponding gene expression level, followed by the 2- ΔΔCt method for relative quantification (Schmittgen, 2008). This data was presented as the mean ± standard deviation of three reactions performed on independent 96-well plates.

DNA単離およびサザンブロット分析
ベニバナの実生のゲノムDNA、遺伝子型「SU」を、CTAB緩衝液を使用し、Paterson et al.(1993)によって記載される方法に従って、十分に膨張した葉から単離した。前述(Liu et al.,1999)のように、CsCl勾配を用いて、さらなる精製を行った。10μgのアリコートのベニバナゲノムDNAを、8つの異なる制限酵素、すなわちAccI、BglII、BamHI、EcoRI、EcoRV、HindIII、XbaI、およびXhoIで消化した。それぞれの制限酵素で消化されたゲノムDNAは、1%のアガロースゲル上で電気泳動させた。0.5M NaOH、1.5M NaCl中に、ゲルを30分間浸し、DNAをHybond−Nナイロン膜(Amersham,UK)上にブロットした。フィルターは、低ストリンジェンシーハイブリダイゼーション条件下で、CtFAD2遺伝子ファミリーの代表としてベニバナCtFAD2−6遺伝子の全コード領域に対応するα−P32 dCTP−標識DNA断片でプローブした。6x SSPE、10% デンハルト溶液、0.5% SDS、および100μg/mLの変性サケ精子DNAを含む溶液中で、ハイブリダイゼーションを、65℃で一晩行った。ハイブリダイゼーションを行い、50℃で2x SSC/0.1% SDS中で短時間洗浄した後、オートラジオグラフィー前に、フィルターを、0.2xSSC/0.1% SDS中で、50℃で毎回20分間3回洗浄した。
DNA Isolation and Southern Blot Analysis Safflower Seedling Genomic DNA, genotype “SU”, was obtained from Paterson et al. (1993) isolated from fully expanded leaves. Further purification was performed using a CsCl gradient as previously described (Liu et al., 1999). Ten μg aliquots of safflower genomic DNA were digested with eight different restriction enzymes: AccI, BglII, BamHI, EcoRI, EcoRV, HindIII, XbaI, and XhoI. Genomic DNA digested with each restriction enzyme was electrophoresed on a 1% agarose gel. Gels were soaked in 0.5M NaOH, 1.5M NaCl for 30 minutes and DNA was blotted onto Hybond-N + nylon membrane (Amersham, UK). The filters were probed with α-P 32 dCTP-labeled DNA fragments corresponding to the entire coding region of the safflower CtFAD2-6 gene as representative of the CtFAD2 gene family under low stringency hybridization conditions. Hybridization was performed overnight at 65 ° C. in a solution containing 6 × SSPE, 10% Denhardt's solution, 0.5% SDS, and 100 μg / mL denatured salmon sperm DNA. After hybridization and a brief wash in 2 × SSC / 0.1% SDS at 50 ° C., before autoradiography, the filters were washed 20 × 50 ° C. each time in 0.2 × SSC / 0.1% SDS. Washed 3 times per minute.

ベニバナおよびアラビドプシスサリアナの形質転換
アラビドプシスを形質転換するために使用される遺伝子を含むキメラベクターを、A.ツメファシエンス株AGL1に導入し、形質転換されたアグロバクテリウムの培地からの細胞を形質転換のためにフローラルディップ(floral dip)法(Clough and Bent,1998)を用いて、A.サリアナ(生態型Columbia)植物を処理するために使用した。形質転換されたアグロバクテリウム培地を使用して、Belide et al.(2011)によって記載されるように、形質転換されたベニバナ植物を導入した
Transformation of safflower and Arabidopsis thaliana A chimeric vector containing the genes used to transform Arabidopsis The cells from the medium of transformed Agrobacterium introduced into the tumefaciens strain AGL1 were transformed using the floral dip method (Clowh and Bent, 1998) for transformation. Used to treat Sariana (ecological Columbia) plants. Using transformed Agrobacterium medium, Belide et al. (2011) introduced transformed safflower plants.

実施例2.FAD2をコードするための候補であるベニバナcDNAの単離
総RNA抽出およびcDNA合成
ベニバナからcDNAを生成するために、発育中の胚、葉、根、および胚軸を含む、100mgの冷凍ベニバナ組織試料から総RNAを単離した。これは、供給者のプロトコルに従って、RNeasy(登録商標)Plant総RNAキット(Qiagen, Hilden, Germany)を使用して、別々にそれぞれの組織に対して行った。調製物中のRNA濃度は、NanoDrop(商標)分光光度計ND1000(Thermo Fisher Scientific,Victoria,Australia)を用いて決定し、RNA濃度は、分析前に均一にした。それぞれの調製物中のRNAの質および相対量は、ホルムアルデヒドを含む1%(w/v)アガロースゲルを通じて試料のゲル電気泳動によって可視化した。RNA調製物を、RQ1 RNase−free DNase(Qiagen,Hilden,Germany)で処理して、汚染されているゲノムDNAを除去した。First−strand cDNAを、製造業者の取扱説明書に従って、オリゴ(dT)20プライマーを用いてSuperScript III First−Strand Synthesis System(Qiagen, Hilden, Germany)を使用して、400ngのそれぞれのDNA−free RNA調製物から合成した。
Example 2 Isolation of safflower cDNA, a candidate for encoding FAD2.
Total RNA Extraction and cDNA Synthesis To generate cDNA from safflower, total RNA was isolated from 100 mg frozen safflower tissue samples, including developing embryos, leaves, roots, and hypocotyls. This was done for each tissue separately using the RNeasy® Plant total RNA kit (Qiagen, Hilden, Germany) according to the supplier's protocol. The RNA concentration in the preparation was determined using a NanoDrop ™ spectrophotometer ND1000 (Thermo Fisher Scientific, Victoria, Australia) and the RNA concentration was made uniform before analysis. The quality and relative amount of RNA in each preparation was visualized by gel electrophoresis of the samples through a 1% (w / v) agarose gel containing formaldehyde. The RNA preparation was treated with RQ1 RNase-free DNase (Qiagen, Hilden, Germany) to remove contaminating genomic DNA. First-strand cDNA was prepared according to the manufacturer's instructions using the SuperScript III First-Strand Synthesis System (Qiagen, Hilden, Germany) using oligo (dT) 20 primer and 400 ng of each DNA-restriction. Synthesized from the preparation.

発育中の種子cDNAライブラリーからの種子を発現したFAD2 cDNAの単離
初めに、ベニバナ遺伝子型「SU」(野生型、高リノール酸レベル)の発育中の胚に由来するcDNAライブラリーをスクリーニングすることによって、種子を発現したベニバナFAD2 cDNAを得た。ライブラリー構築は、収穫し、液体窒素中で挽いて粉末にした、異なる発育段階の未成熟の胚の混合物からのRNA抽出から始め、製造業者の取扱説明書に従って、TRIzol(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)を使用してRNA抽出を行った。Qiagen mRNA精製キット(Qiagen,Hilden,Germany)を使用して、ポリ(A)を含有するRNAを単離した。
Isolation of FAD2 cDNA expressing seeds from a developing seed cDNA library First , a cDNA library derived from a developing embryo of safflower genotype “SU” (wild type, high linoleic acid level) is screened Thus, safflower FAD2 cDNA expressing seeds was obtained. Library construction began with RNA extraction from a mixture of immature embryos of different developmental stages, harvested, ground and powdered in liquid nitrogen, and followed by TRIzol (Invitrogen, Carlsbad, CA) according to the manufacturer's instructions. , USA) was used for RNA extraction. RNA containing poly (A) was isolated using a Qiagen mRNA purification kit (Qiagen, Hilden, Germany).

製造業者の取扱説明書に従って、Stratagene cDNA合成キット(Stratagen,La Jolla,CA,USA)を使用して、第一鎖のオリゴ(dT)プライマーcDNAを合成し、二本鎖DNAに変換した。平滑末端cDNAを、EcoRIアダプターで連結し、リン酸化し、Chromaspin+TE−400カラム(Clontech,CA,USA)中のゲル濾過によってサイズ分画した。組み換えcDNAを、Stratagene Predigested Lambda ZAP II/EcoRI/CIAPクローニングキットを使用して、大腸菌株XL−1 Blue MRF’中で繁殖させた。   First strand oligo (dT) primer cDNA was synthesized and converted to double stranded DNA using the Stratagene cDNA synthesis kit (Stratagene, La Jolla, CA, USA) according to the manufacturer's instructions. Blunt end cDNA was ligated with an EcoRI adapter, phosphorylated, and size fractionated by gel filtration in a Chromaspin + TE-400 column (Clontech, CA, USA). Recombinant cDNA was propagated in E. coli strain XL-1 Blue MRF 'using the Stratagene Predigitated Lambda ZAP II / EcoRI / CIAP cloning kit.

FAD2クローンを特定するために、以前に記載されたプロトコル(Liu et al.,1999)に従って、アラビドプシス(Arabidopsis)FAD2(GenBankアクセッション番号L26296)のコード領域に対応するDNA断片を使用して、ライブラリーを、スクリーニングした。陽性プラークを、スクリーニングの2つの連続するラウンドを通して精製し、Stratagene λZAPII cDNA合成キットの取扱説明書に概説されるように、推定上のFAD2 cDNAを含む精製したファージミドを、摘出した。FAD2配列の配列分析を、NCBI Blastプログラム(www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)によって行った。VectorNTIを使用することによって、オープンリーディングフレームを予測した。2つの異なる完全長cDNAを、発育中の種子cDNAライブラリーから単離し、それぞれ、CtFAD2−1およびCtFAD2−2と命名した。 To identify FAD2 clones, a DNA fragment corresponding to the coding region of Arabidopsis FAD2 (GenBank Accession No. L26296) was used according to a previously described protocol (Liu et al., 1999) The rally was screened. Positive plaques were purified through two successive rounds of screening, and purified phagemids containing putative FAD2 cDNA were excised as outlined in the instructions for the Stratagene λZAPII cDNA synthesis kit. Sequence analysis of the FAD2 sequence was performed by the NCBI Blast program ( www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/ ). An open reading frame was predicted by using VectorNTI. Two different full-length cDNAs were isolated from the growing seed cDNA library and designated CtFAD2-1 and CtFAD2-2, respectively.

候補FAD2遺伝子に対するESTの特定
さらなる候補FAD2cDNAを特定するために、ベニバナのCompositae Genome Project(CGP)の発現配列タグ(EST)データベース(cgpdb.ucdavis.edu/cgpdb2.)を、A.サリアナ(thaliana)FAD2(GenBankアクセッション番号L26296)と類似性を有するポリペプチドをコードしたESTのためのプログラムBLASTpを使用して精査した。少なくとも11の、別個のFAD2 cDNA配列コンティグが特定され、この中で、2つのコンティグがベニバナ種子cDNAライブラリーから単離されたCtFAD2−1およびCtFAD2−2を有する同一の配列を示した。加えて、9つの異なるcDNAを特定し、それぞれ、CtFAD2−3からCtFAD2−11として表記した。
Identification of ESTs for Candidate FAD2 Genes To identify additional candidate FAD2 cDNAs, the expressed sequence tag (EST) database (cgpdb.ucdavis.edu/cgpdb2.) Of the safflower Composite Genome Project (CGP) It was probed using the program BLASTp for ESTs that encoded a polypeptide with similarity to thaliana FAD2 (GenBank accession number L26296). At least eleven distinct FAD2 cDNA sequence contigs were identified, of which two contigs showed identical sequences with CtFAD2-1 and CtFAD2-2 isolated from a safflower seed cDNA library. In addition, nine different cDNAs were identified and designated as CtFAD2-3 to CtFAD2-11, respectively.

3’および5’RACE
9つのコンティグ(CtFAD2−3からCtFAD2−11)のそれぞれの最も長いESTクローンが、対応する完全長cDNA配列の単離の出発点として選択された。プロセスは、発育中の胚、葉、根、胚軸、および花を含む様々なベニバナ組織から得たRNAから生成したcDNAを使用した3’−および5’−のcDNA末端の迅速増幅(RACE)を使用した。遺伝子特異的プライマー(GSP)を、それぞれのコンティグの最も長いESTクローンから設計した。3’−RACEは、製造業者の取扱説明書に従って、ワンステップRT−PCRキット(Bioline, London, UK)を使用して行った。遺伝子特異的プライマー(GSP)は、その3’末端でNotI部位でのポリ(dT)プライマーと組み合わせて選択されたESTのそれぞれのPCR増幅の第1ラウンドに使用された。PCRの第2ラウンドは、ポリ(dT)プライマーと組み合わせてネスト化されたGSPを使用して第1ラウンドの生成物において行った。3’RACEに対するGSPを表2中に列記する。
3 'and 5' RACE
The longest EST clone of each of the 9 contigs (CtFAD2-3 to CtFAD2-11) was selected as the starting point for the isolation of the corresponding full-length cDNA sequence. The process is rapid amplification of 3′- and 5′- cDNA ends (RACE) using cDNA generated from RNA from various safflower tissues including developing embryos, leaves, roots, hypocotyls, and flowers. It was used. Gene specific primers (GSP) were designed from the longest EST clone of each contig. 3'-RACE was performed using a one-step RT-PCR kit (Bioline, London, UK) according to the manufacturer's instructions. A gene specific primer (GSP) was used in the first round of each PCR amplification of ESTs selected in combination with a poly (dT) primer at the NotI site at its 3 ′ end. A second round of PCR was performed on the product of the first round using GSP nested in combination with poly (dT) primers. The GSP for 3'RACE is listed in Table 2.

5’RACE Systemキット(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)を用いて、CtFAD2−6 cDNAの5’末端のクローニングを行った。遺伝子特異的プライマーGSP1、5’− ACCTAACGACAGTCATGAACAAG−3’(配列番号76)を用いて、CtFAD2−6 mRNAのみをcDNAに逆転写した。ネスト化した遺伝子特異的プライマーGSP2、5’−GTGAGGAAAGCGGAGTGGACAAC−3’(配列番号77)は、第1のPCR増幅中に使用した。反応条件は、ポリメラーゼを添加する前に、ホットスタートを95℃で4分間使用し、変性を94℃で45秒間、アニーリングを55℃で1分間、伸長を72℃で2分間の33サイクル行った。   The 5 'end of the CtFAD2-6 cDNA was cloned using a 5'RACE System kit (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). Only the CtFAD2-6 mRNA was reverse transcribed into cDNA using the gene specific primer GSP1, 5'-ACCTAACGACAGTCATGAACAAG-3 '(SEQ ID NO: 76). Nested gene specific primer GSP2, 5'-GTGAGGGAAAGCGGAGTGGACAAC-3 '(SEQ ID NO: 77) was used during the first PCR amplification. The reaction conditions were 33 cycles of hot start at 95 ° C. for 4 minutes, denaturation at 94 ° C. for 45 seconds, annealing at 55 ° C. for 1 minute, and extension at 72 ° C. for 2 minutes before adding the polymerase. .

増幅した3’および5’断片を、ベクターpGEM−Teasyにサブクローンし、両方向から配列決定を行った。3’および5’末端のクローン化した断片と対応するESTとの配列比較は、互いに一致した重複する領域を示し、それによって、それぞれの遺伝子に対する3’および5’配列を提供し、11のcDNAのそれぞれに対する推定上の完全長配列のアセンブリを可能にする。   Amplified 3 'and 5' fragments were subcloned into the vector pGEM-Teasy and sequenced from both directions. Sequence comparison of the 3 ′ and 5 ′ end cloned fragments with the corresponding ESTs showed overlapping regions that were consistent with each other, thereby providing 3 ′ and 5 ′ sequences for each gene, and 11 cDNAs Allows assembly of putative full-length sequences for each of the

候補CtFAD2遺伝子に対する完全長cDNA配列の単離
9つのCtFAD2遺伝子に対する完全長タンパク質のコード領域を単離するために、発育中の胚、葉、根、胚軸、および花を含むいくつかのベニバナ組織由来の総RNAを使用して、ワンステップRT−PCRキットを使用して、ORFを増幅した(Stratagene,La Jolla,CA,USA)。ORFを増幅するために使用されたプライマー(表3)は、それぞれのcDNAの5’および3’UTRに位置するDNA配列に基づいた。増幅したPCR生成物を、ベクターpGEM−Teasy(登録商標)にクローン化し、DNAシークエンシングによってそれらのヌクレオチド配列を得た。
Isolation of Full-Length cDNA Sequences for Candidate CtFAD2 Genes Several safflower tissues including developing embryos, leaves, roots, hypocotyls, and flowers to isolate the coding region of full-length proteins for nine CtFAD2 genes Total RNA from was used to amplify the ORF using a one-step RT-PCR kit (Stratagene, La Jolla, CA, USA). The primers used to amplify the ORF (Table 3) were based on DNA sequences located in the 5 'and 3' UTRs of each cDNA. Amplified PCR products were cloned into the vector pGEM-Teasy® and their nucleotide sequences were obtained by DNA sequencing.

ベニバナ由来の候補FAD2配列の特徴
11のcDNAの特徴を表4中に要約し、ポリペプチドの特徴を表5中に要約した。
Candidate FAD2 sequence features from safflower Feature 11 cDNA features are summarized in Table 4 and polypeptide features are summarized in Table 5.

コードしたポリペプチドCtFAD2−1〜CtFAD2−11の予測されたアミノ酸配列は、互いに約44%〜86%同一性のある広範囲の配列同一性を共有した。それらはアラビドプシスFAD2と53%〜62%の配列同一性を示した。予測されたポリペプチドの大きさは、372〜388アミノ酸の範囲内であった。つまり、それらはすべて、約380アミノ酸残基の長さであった。cDNAは、独自の5’および3’非翻訳領域(UTR)配列を有し、したがって、内因性遺伝子は、それらのUTR配列によって容易に認識され得た。ベニバナゲノムDNA由来のタンパク質コード領域の増幅は、11の遺伝子のそれぞれに対して対応するcDNAを有する同一のDNA配列をもたらし、これは、それらのタンパク質コード領域を中断するイントロンがなかったことを示した。

Figure 0006458218
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The predicted amino acid sequences of the encoded polypeptides CtFAD2-1 to CtFAD2-11 shared a wide range of sequence identity with about 44% to 86% identity to each other. They showed 53% to 62% sequence identity with Arabidopsis FAD2. The predicted polypeptide size was in the range of 372-388 amino acids. That is, they were all about 380 amino acid residues long. The cDNA has unique 5 ′ and 3 ′ untranslated region (UTR) sequences, so endogenous genes could be easily recognized by their UTR sequences. Amplification of protein coding regions from safflower genomic DNA resulted in identical DNA sequences with corresponding cDNAs for each of the 11 genes, indicating that there were no introns that interrupted those protein coding regions. It was.
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ベニバナ候補FAD2ポリペプチドの既知のFAD2酵素との関係を調べるために、11の推定ポリペプチド配列を、植物FAD2配列と整列させ、近接結合樹を、ベクターNTIを使用して構築した(図1)。図1に示されるように、CtFAD2−1およびCtFAD2−10のアミノ酸配列は、まず第一に、互いに、次いで、他の種由来の種子を発現したFAD2と最も密接に関係した。CtFAD2−2は、ベニバナにおいて、他の候補FAD2よりも他の種由来の構造的に発現した遺伝子とより密接に関係した。CtFAD2−3、−4、−5、−6、および−7は、近接結合樹において新しい枝を形成し、ベニバナにおいて増倍する最近分岐した遺伝子の進化の結果としての可能性が最も高い。興味深いことに、他種への同系性に関して、これらは、カレンデュラオフィキナリス(Calendula officinalis)由来の機能的に分岐したFAD2コンジュガーゼと最も密接に関係した。FAD2−11は、真菌性誘導物質によって誘導されたヒマワリvFAD2を含む、いくつかの植物種由来のアセチレナーゼとより密接に関係した(Cahoon et al.,2003)。CtFAD2−8および−9は、ベニバナ由来の他の候補FAD2よりもさらに分岐したと思われた。しかしながら、この分析はまた、配列比較が可能な機能についていくつかの手がかりを与えたが、それ自体、異なるFAD2候補の機能について信頼できる結論を提供し得なかったことも示した。したがって、機能分析は、それぞれの遺伝子/ポリペプチドの機能について結論を出すのに必要とされた。   To examine the relationship of safflower candidate FAD2 polypeptides to known FAD2 enzymes, 11 putative polypeptide sequences were aligned with plant FAD2 sequences and a proximity-binding tree was constructed using the vector NTI (FIG. 1). . As shown in FIG. 1, the amino acid sequences of CtFAD2-1 and CtFAD2-10 were most closely related to each other and then to FAD2 that expressed seeds from other species first. CtFAD2-2 was more closely related to structurally expressed genes from other species in safflower than other candidate FAD2. CtFAD2-3, -4, -5, -6, and -7 are most likely as a result of the evolution of recently branched genes that form new branches in the proximal junction tree and multiply in safflower. Interestingly, in terms of syngeneicity to other species, these were most closely related to functionally branched FAD2 conjugase from Calendula officinalis. FAD2-11 was more closely related to acetylenases from several plant species, including sunflower vFAD2 induced by a fungal inducer (Cahoon et al., 2003). CtFAD2-8 and -9 appeared to branch further than other candidate FAD2 from safflower. However, this analysis also gave some clues about the functions that can be sequence-compared, but by itself it also showed that it could not provide reliable conclusions about the functions of different FAD2 candidates. Therefore, functional analysis was required to draw conclusions about the function of each gene / polypeptide.

配列比較は、ベニバナ候補FAD2ポリペプチドが他の種由来の既知のFAD2酵素と約50%〜60%の配列同一性、および52%〜65%の類似性を共有することを示した。ベニバナCtFAD2遺伝子の間でのDNA配列分散の範囲は、CtFAD2−3、−4、および−5がすべて、CtFAD2−1、またはCtFAD2−10よりも互いにより類似し、逆もまた同様であるという点において、それらの系統発生関係に反映した。。これらの数は、アミノ酸の同一性マトリックスにおいて緊密な一致を有する(表6)。

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Sequence comparison showed that safflower candidate FAD2 polypeptides share about 50% -60% sequence identity and 52% -65% similarity with known FAD2 enzymes from other species. The extent of DNA sequence dispersion among safflower CtFAD2 genes is that CtFAD2-3, -4, and -5 are all more similar to each other than CtFAD2-1 or CtFAD2-10, and vice versa Are reflected in their phylogenetic relationships. . These numbers have close agreement in the amino acid identity matrix (Table 6).
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候補CtFAD2ポリペプチドの特徴
11の候補CtFAD2の予測されたポリペプチドはそれぞれ、C末端の最末端で芳香族アミノ酸リッチなモチーフを含有した。そのようなモチーフは、他の植物FAD2ポリペプチドにおいて特定されており、ERにおいて局在性を維持するために必要であると考えられる(McCartney et al.,2004)。他の植物膜結合型脂肪酸デサチュラーゼ酵素と一致して、予測されたCtFAD2ポリペプチドはそれぞれ、3つのヒスチジンリッチなモチーフ(Hisボックス)を含有した。そのようなHisリッチモチーフは、FAD2酵素において高度に保存され、生化学的触媒作用において使用される酸化二鉄複合体の形成に関与することが示されている(Shanklin et al.,1998)。ほとんどの候補CtFAD2ポリペプチド配列において、第一のヒスチジンモチーフは、HECGHHであり、例外は、それぞれ、HDCGHHおよびHDLGHHを有するCtFAD2−5および−6であった。CtFAD2−8における第1のHisボックスの最後のアミノ酸(HECGHQ)は、HよりはむしろQであった。本発明者らは、55の既知の植物FAD2酵素においてこのモチーフを探し求め、また、HからQへの変換も、主に脂肪酸ヒドロキシラーゼ活性を有するLesquerella lindheimeri由来の分岐したFAD2同族体に存在する(Genbankアクセッション番号EF432246、Dauk et al.,2007)。第2のヒスチジンモチーフは、CtFAD2−1、−2、−8、−9、および−10を含むいくつかの候補ベニバナFAD2において、アミノ酸配列HRRHHとして高度に保存された。アミノ酸Nが、モチーフの+3位でCtFAD2−11に見出され、クレピスアルピナ(Crepis alpina)CREP1、クレピスパラエスチナ(Crepis palaestina)Cpal2、およびヒマワリvFAD2(AY166773.1)、カレンデュラオフィキナリスFAC2(AF343064.1)、ルドベッキアヒルタ(Rudbeckia hirta)アセチレナーゼ(AY166776.1)を含む、多数の機能的に分岐したFAD2型酵素にも見出されたことは注目に値した。CtFAD2−3、−4、−5、−6、および−7におけるこの位置でのアミノ酸は、SまたはTのいずれかであった。
Candidate CtFAD2 Polypeptide Feature 11 Each predicted polypeptide of candidate CtFAD2 contained an aromatic amino acid rich motif at the C-terminal extreme. Such motifs have been identified in other plant FAD2 polypeptides and are thought to be necessary to maintain localization in the ER (McCartney et al., 2004). Consistent with other plant membrane bound fatty acid desaturase enzymes, each predicted CtFAD2 polypeptide contained three histidine-rich motifs (His boxes). Such His-rich motifs are highly conserved in the FAD2 enzyme and have been shown to be involved in the formation of ferric oxide complexes used in biochemical catalysis (Shanklin et al., 1998). In most candidate CtFAD2 polypeptide sequences, the first histidine motif was HECGHH, with the exception of CtFAD2-5 and -6 with HDCGGHH and HDLGHH, respectively. The last amino acid in the first His box (HECGHQ) in CtFAD2-8 was Q rather than H. We searched for this motif in 55 known plant FAD2 enzymes, and the conversion from H to Q is also present in branched FAD2 homologues derived from Lesquerella lindheimeri, which mainly has fatty acid hydroxylase activity ( Genbank accession number EF432246, Dauk et al., 2007). The second histidine motif was highly conserved as the amino acid sequence HRRHH in several candidate safflower FAD2, including CtFAD2-1, -2, -8, -9, and -10. The amino acid N is found in CtFAD2-11 at position +3 of the motif, Crepis alpina CREP1, Crepis paraestina Cpal2, and sunflower vFAD2 (AY166773.1), Calendula officinalis It was noteworthy that it was also found in a number of functionally branched FAD type 2 enzymes, including FAC2 (AF33044.1), Rudbeckia hirta acetylenase (AY1667676.1). The amino acid at this position in CtFAD2-3, -4, -5, -6, and -7 was either S or T.

CtFAD2−1、−2、−9、および−10ポリペプチドのそれぞれにおいて、第1のヒスチジンボックスに直接先行するアミノ酸は、他の植物脂肪酸Δ12−デサチュラーゼ酵素に対するものと同じであるアラニンであった。アラニンではなくてアミノ酸バリン(V)が、CtFAD2−5におけるその位置で存在したが、他の6つのCtFAD2ポリペプチドは、この位置でグリシンを有した。この位置でのアラニンのグリシン置換が、脂肪酸Δ12−ヒドロキシラーゼを除く、機能的に分岐したFAD2酵素において見出されたことが、Cahoon et al.(2003)によって提案された。以下の実施例に記載されるように、候補の機能を試験するその後の異種発現実験は、CtFAD2−1、−2、および−10ポリペプチドのそれぞれが、オレイン酸塩Δ12−デサチュラーゼであったことを示したが、CtFAD2−9は、オレイン酸塩ではなくパルミトレイン酸塩(C16:1)へのデサチュラーゼ特異性を示した。   In each of the CtFAD2-1, -2, -9, and -10 polypeptides, the amino acid directly preceding the first histidine box was alanine, which is the same as for other plant fatty acid Δ12-desaturase enzymes. The amino acid valine (V) but not alanine was present at that position in CtFAD2-5, while the other six CtFAD2 polypeptides had glycine at this position. It has been found in Cahoon et al. That a glycine substitution of alanine at this position was found in functionally branched FAD2 enzymes except for fatty acid Δ12-hydroxylase. (2003). As described in the Examples below, subsequent heterologous expression experiments testing candidate functions indicated that each of the CtFAD2-1, -2, and -10 polypeptides was an oleate Δ12-desaturase. However, CtFAD2-9 showed desaturase specificity to palmitate (C16: 1) but not oleate.

11の候補CtFAD2のうちのCtFAD2−11ポリペプチドのみが、すべての植物アセチレナーゼに生じることを提案する(D/N)VX(H/N)モチーフと一致する第3のヒスチジンボックスの−5から−2位置においてDVTH配列を有することを意味した(Blacklock et al.,2010)。他の既知の植物FAD2オレイン酸塩デサチュラーゼに関しては、CtFAD2−1、−2、および−10ポリペプチドの第3のヒスチジンボックスの直後の5つのアミノ酸は、LFSTMであった。対照的に、パルミトレイン酸塩に特異的な脂肪酸デサチュラーゼCtFAD2−9は、+4および+5位で2つのアミノ酸置換を有するこの位置でLFSYIモチーフを有した。CtFAD2−3、−4、および−5ポリペプチドにおいて、Sは、+3位で、カレンデュラオフィキナリス(FAC2、アクセッションAAK26632)およびトリコサンテスキリロイ(Trichosanthes kirilowii)(アクセッションAAO37751)由来のものを含む他のFAD2脂肪酸コンジュガーゼにおいてのみに存在するPで置換された。   Of the 11 candidate CtFAD2, only the CtFAD2-11 polypeptide suggests that it occurs in all plant acetylenases (D / N) from the −5 of the third histidine box consistent with the VX (H / N) motif Means having a DVTH sequence at position 2 (Blacklock et al., 2010). For other known plant FAD2 oleate desaturases, the five amino acids immediately following the third histidine box of CtFAD2-1, -2, and -10 polypeptides were LFSTM. In contrast, the palmitate-specific fatty acid desaturase CtFAD2-9 had an LFSYI motif at this position with two amino acid substitutions at positions +4 and +5. In CtFAD2-3, -4, and -5 polypeptides, S is from position +3, derived from Calendula officinalis (FAC2, Accession AAK26632) and Trichosanthes kirilovii (Accession AAO37751). Substituted with P present only in other FAD2 fatty acid conjugases including.

大豆FAD2−1酵素のセリン−185は、その酵素活性のための調節機構として、種子の発育時にリン酸化されることが示されている(Tang et al.,2005)。11の候補CtFAD2ポリペプチドのうちでCtFAD2−1のみが、大豆FAD2−1に対して、対応する位置にセリン(セリン−181)を有した。発育中の種子中のミクロソームΔ12オレイン酸塩の不飽和化を調節するために、同じ翻訳後調節機構が、セリン−185のリン酸化反応を通じて、ベニバナ種子の発育および油蓄積時に動作することが結論付けられた。   Serine-185 of soybean FAD2-1 enzyme has been shown to be phosphorylated during seed development as a regulatory mechanism for its enzyme activity (Tang et al., 2005). Of the 11 candidate CtFAD2 polypeptides, only CtFAD2-1 had serine (serine-181) at the corresponding position relative to soybean FAD2-1. Conclusion It is concluded that the same post-translational regulatory mechanism operates during safflower seed development and oil accumulation through phosphorylation of serine-185 to regulate desaturation of microsomal Δ12 oleate in developing seeds It was attached.

実施例3.FAD2候補のためのゲノム配列の単離
候補CtFAD2遺伝子の5’UTRイントロンの単離
FAD2遺伝子のイントロン−エクソン構造は、多くの開花植物において保存されている。第1のATG翻訳開始コドンの直後に、大豆FAD2−1のイントロンがコード領域に位置する1つの例外はあるが、研究されたすべてのFAD2遺伝子は、これまでのところ、5’UTRで位置される1つのイントロンのみを含有する(Liu et al.,2001、Kim et al.,2006、Mroczka et al.,2010)。イントロン配列の分岐は、分類学的に密接に関係した種間の進化の尺度として使用され得る(Liu et al.,2001)。
Example 3 Isolation of genomic sequences for FAD2 candidates
Isolation of the 5′UTR intron of the candidate CtFAD2 gene The intron-exon structure of the FAD2 gene is conserved in many flowering plants. All the FAD2 genes studied so far are located in the 5'UTR, with one exception that the intron of soybean FAD2-1 is located in the coding region immediately after the first ATG translation initiation codon. Only one intron (Liu et al., 2001, Kim et al., 2006, Mroczka et al., 2010). Intron sequence branching can be used as a measure of evolution between taxonomically related species (Liu et al., 2001).

候補CtFAD2遺伝子の5’−UTR内に位置している可能なイントロンのDNA配列を単離するために、典型的なイントロンスプライス部位(AG:GT)がそれぞれのCtFAD2 cDNA配列の5’UTRにおいて予測され、PCRプライマーが予測されたスプライス部位のフランキング配列に基づいて設計された。これらのプライマーを表7中に列記する。ベニバナ遺伝子型SUから単離されたゲノムDNAは、5’UTRに対応するゲノム領域を増幅するために、PCR反応物の鋳型として使用された。増幅は、100ngのゲノムDNA、20pmolのそれぞれのプライマー、および製造業者によって供給されたHotstar(Qiagen,Hilden,Germany)を含む50μLの反応物において達成された。PCR温度サイクルは、Kyratec supercycler SC200(Kyratec,Queensland,Australia)を使用して、94℃で15分間を1サイクル、94℃で30秒間、55℃で1分間、72℃で2分間を35サイクル、72℃で10分間、行われた。PCR生成物を、pGEM−T Easyにクローン化して、次いで、配列決定された。   To isolate the DNA sequence of possible introns located within the 5′-UTR of the candidate CtFAD2 gene, a typical intron splice site (AG: GT) is predicted in the 5′UTR of the respective CtFAD2 cDNA sequence. PCR primers were designed based on the predicted splice site flanking sequences. These primers are listed in Table 7. Genomic DNA isolated from safflower genotype SU was used as a template for the PCR reaction to amplify the genomic region corresponding to the 5 'UTR. Amplification was achieved in a 50 μL reaction containing 100 ng genomic DNA, 20 pmol of each primer, and Hotstar supplied by the manufacturer (Qiagen, Hilden, Germany). The PCR temperature cycle was 1 cycle at 94 ° C for 15 minutes, 94 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 1 minute, and 72 ° C for 2 minutes, using Kyratec supercycler SC200 (Kyratec, Queensland, Australia) Performed at 72 ° C. for 10 minutes. The PCR product was cloned into pGEM-T Easy and then sequenced.

本発明者らは、CtFAD2−1、−2、−3、−4、−5、−7、−10、および−11と命名された、11つの候補CtFAD2遺伝子のうちの8つからの予測された5’イントロンを得ることができた。これらのイントロンの主な特徴を表8中に示す。恐らくは、イントロンが存在した不十分な長さの5’UTRにより、このイントロンは、CtFAD2−6、−8、および−9からは首尾よく増幅されなかった。高等植物において、核遺伝子からのイントロン欠失が通常観察されるが、イントロンの少ないFAD2は、報告されなかったと思われた(Loguercio et al.,1998、Small et al.,2000a;b)。

Figure 0006458218
Figure 0006458218
We have predicted from 8 of 11 candidate CtFAD2 genes, designated CtFAD2-1, -2, -3, -4, -5, -7, -10, and -11. 5 'intron could be obtained. The main features of these introns are shown in Table 8. The intron was not successfully amplified from CtFAD2-6, -8, and -9, presumably due to the insufficient length of the 5'UTR in which the intron was present. In higher plants, intron deletions from nuclear genes are usually observed, but FAD2 with low introns was not reported (Loguercio et al., 1998, Small et al., 2000a; b).
Figure 0006458218
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8つの遺伝子のそれぞれのイントロン配列は、それぞれのオープンリーディングフレーム中の第1のATGの推定上の翻訳開始コドンの上流11〜38bpの範囲に及ぶ位置で、それぞれの遺伝子の5’−UTR内に位置した。イントロン長は、104bp(CtFAD2−11)〜3,090bp(CtFAD2−2)の範囲に及んだ(表8)。CtFAD2−1については、イントロンの大きさは、アラビドプシス(The Arabidopsis Information Resource,http://www.arabidopsis.org)、綿実(Liu et al.,2001)、およびゴマ(Sesamum indicum)由来のFAD2遺伝子において特定されたイントロンと同様の大きさの1,144bpであった(Kim et al.,2006)。推定上のスプライス部位のジヌクレオチドAGおよびGTは、検査されたCtFAD2遺伝子の8つすべてで保存されたが、そうでなければ、イントロン配列はすべて、それらの間にいかなる有意な相同性も有さない配列において分岐された。イントロン配列はすべて、61%〜75%のA/T含量を有するA/Tリッチであり、双子葉植物由来の多くの他のイントロン配列と一致した。他の双子葉植物由来の遺伝子において、アラビドプシスFAD2遺伝子は、そのATG翻訳開始コドンからわずかに5bp上流の1,134bpイントロンを有した。ゴシッピウムヒルスツムFAD2−1遺伝子の5’−UTRイントロンの大きさは、1,133bpであり、翻訳開始コドンから9bp上流に位置した。対照的に、綿実FAD2−4およびFAD2−3遺伝子はそれぞれ、2,780bpおよび2,967bpのより大きな5’−UTRイントロンを有し、翻訳開始コドンから12bp上流に位置した。それぞれの候補CtFAD2遺伝子は、それぞれの遺伝子において、5’−UTRイントロンの位置および大きさの違いによって区別され得る。この違いはまた、遺伝子の差次的発現を提供する際に重要であり得る。そのようなイントロンは、ゴマにおけるレポーター遺伝子の発現において好ましい効果を有することが報告されている(Kim et al.,2006)。対応するイントロンは、大豆において、FAD2の翻訳後遺伝子サイレンシングに対して有効な標的であることが示された(Mroczka et al.,2010)。   Each intron sequence of each of the eight genes is located within the 5′-UTR of each gene at a position spanning 11-38 bp upstream of the putative translation start codon of the first ATG in each open reading frame. Located. The intron length ranged from 104 bp (CtFAD2-11) to 3,090 bp (CtFAD2-2) (Table 8). For CtFAD2-1, intron sizes are from Arabidopsis Information Resource, http://www.arabidopsis.org, cottonseed (Liu et al., 2001), and sesame indicum from Sedum indicum. It was 1,144 bp of the same size as the intron identified in the gene (Kim et al., 2006). The putative splice site dinucleotides AG and GT were conserved in all eight of the examined CtFAD2 genes, otherwise all intron sequences had any significant homology between them. Branched in no sequence. All intron sequences were A / T rich with an A / T content between 61% and 75%, consistent with many other intron sequences from dicotyledonous plants. In other dicotyledonous genes, the Arabidopsis FAD2 gene had a 1,134 bp intron that was only 5 bp upstream from its ATG translation initiation codon. The size of the 5'-UTR intron of the Gossypium hirstum FAD2-1 gene was 1,133 bp, and was located 9 bp upstream from the translation start codon. In contrast, cottonseed FAD2-4 and FAD2-3 genes had larger 5'-UTR introns of 2,780 bp and 2,967 bp, respectively, and were located 12 bp upstream from the translation initiation codon. Each candidate CtFAD2 gene can be distinguished by the location and size difference of the 5'-UTR intron in each gene. This difference can also be important in providing differential expression of genes. Such introns have been reported to have favorable effects on reporter gene expression in sesame (Kim et al., 2006). The corresponding intron has been shown to be an effective target for post-translational gene silencing of FAD2 in soybean (Mroczka et al., 2010).

イントロンは、遺伝子発現プロファイルにおいて劇的な効果を有し得ることが知られている。PLACEプログラム(www.dna.affrc.go.jp/PLACE/)によるイントロン配列の分析により、いくつかの推定上のシス調節要素を特定した。例えば、種子特異的なプロモーターに通常存在する、ABREおよびSEF4等のモチーフは、CtFAD2−1に位置している。損傷または誘導物質による処理等の様々な応力によって誘導された防御関連遺伝子のプロモーターに通常見出されるAGモチーフは、ベニバナの若い実生の胚軸および双子葉において特異的に発現されるCtFAD2−3で位置した。   It is known that introns can have dramatic effects on gene expression profiles. Analysis of intron sequences by the PLACE program (www.dna.affrc.go.jp/PLACE/) identified several putative cis-regulatory elements. For example, motifs such as ABRE and SEF4 that are normally present in seed-specific promoters are located in CtFAD2-1. The AG motif normally found in defense-related gene promoters induced by various stresses such as injury or treatment with inducers is located in CtFAD2-3 that is specifically expressed in safflower young seedling hypocotyls and dicotyledons did.

実施例4.候補ベニバナFAD2遺伝子のサザンブロットハイブリダイゼーション分析
ベニバナにおいて、FAD2様遺伝子ファミリーの複雑性を、サザンブロットハイブリダイゼーション分析によって試験した。低ストリンジェンシーなハイブリダイゼーション分析は、ベニバナにおいて、FAD2が複合多重遺伝子ファミリーによってコードされたことを示した(図2)。ゲノムDNAを切断する様々制限酵素を使用することによって得られたハイブリダイズする断片を計数することによって、ベニバナにおいて、10を超えるFAD2またはFAD2様遺伝子があったことが推測された。異なる断片に対してハイブリダイゼーションの強度に見られる差異は、恐らくは、配列同一性の相対的レベルと使用されたプローブDNAとの相関性がある。ベニバナは、2倍体種であり、単一の野生子孫種C.パラエスチヌス(palaestinus)を有すると考えられる(Chapman and Burke,2007)。本発明者らは、ベニバナにおける異常に大きいFAD2遺伝子ファミリーが、恐らく、いくつかの古代遺伝子の複製由来であり、遺伝子ファミリーの異なるメンバーの特殊化および特異的な活性をもたらすと推測する。
Example 4 Southern blot hybridization analysis of candidate safflower FAD2 gene In safflower, the complexity of the FAD2-like gene family was examined by Southern blot hybridization analysis. Low stringency hybridization analysis indicated that FAD2 was encoded by a complex multigene family in safflower (FIG. 2). By counting hybridizing fragments obtained by using various restriction enzymes that cleave genomic DNA, it was speculated that there were more than 10 FAD2 or FAD2-like genes in safflower. The difference seen in the intensity of hybridization for different fragments is probably correlated with the relative level of sequence identity and the probe DNA used. Safflower is a diploid species and a single wild progeny species C. It is thought to have paraestinus (Chapman and Burke, 2007). We speculate that the unusually large FAD2 gene family in safflower is probably derived from replication of several ancient genes, resulting in the specialization and specific activity of different members of the gene family.

実施例5.酵母および植物細胞における候補遺伝子の機能的分析
酵母における候補CtFAD2遺伝子の発現−機能的分析
都合の良い宿主細胞として、いくつかの植物FAD2 Δ12オレイン酸塩脂肪酸デサチュラーゼの機能的発現を研究するために、酵母S.セレヴィシエが、使用されている(Covello and Reed 1996、Dyer et al.,2002、Hernandez et al.,2005)。S.セレヴィシエは、比較的に単純な脂肪酸プロファイルを有し、FAD2酵素の基質として使用することができるそのリン脂質内に十分なオレイン酸を含有する。それはまた、内因性FAD2活性を欠いている。したがって、実施例1に記載されるように、11の候補CtFAD2遺伝子を、pYES2由来の構築物、GAL1プロモーターの制御下でそれぞれのオープンリーディングフレームを使用して、酵母株YPH499において試験した。
Embodiment 5 FIG. Functional analysis of candidate genes in yeast and plant cells
Expression of Candidate CtFAD2 Gene in Yeast-Functional Analysis To study the functional expression of several plant FAD2 Δ12 oleate fatty acid desaturases as convenient host cells, yeast S. cerevisiae has been used (Covello and Reed 1996, Dyer et al., 2002, Hernandez et al., 2005). S. Cerevisiae has a relatively simple fatty acid profile and contains sufficient oleic acid within its phospholipid that can be used as a substrate for the FAD2 enzyme. It also lacks endogenous FAD2 activity. Therefore, as described in Example 1, eleven candidate CtFAD2 genes were tested in yeast strain YPH499 using the respective open reading frame under the control of the pYES2-derived construct, GAL1 promoter.

図3に示されるように、「空ベクター」pYES2を含む酵母細胞の脂肪酸組成物を分析した場合、酵母が内因性FAD2を欠いているため、予測されたように、リノール酸(18:2)もヘキサデカジエン酸(16:2)も検出されなかった。対照的に、CtFAD2−1、CtFAD2−2、およびCtFAD2−10のオープンリーディングフレームを発現する酵母細胞から得られた脂肪酸のガスクロマトグラムはそれぞれ、リノール酸(C18:2)に対応する11.293分間の保持時間を有する脂肪酸ピークを示し、CtFAD2−9およびCtFAD2−10に対するガスクロマトグラムは、C16:2に対応する8.513分間の保持時間を有する脂肪酸ピークを示した。これらのデータは、CtFAD2−1、CtFAD2−2、およびCtFAD2−10がオレイン酸をリノール酸に変換することができ、したがって、Δ12オレイン酸塩デサチュラーゼであったことを示した。しかしながら、生成された18:2のレベルは、陽性対照として使用されたアラビドプシスAtFAD2構築物に対するものよりも低かった。CtFAD2−10は、基質として、それぞれ、オレイン酸(C18:1)およびパルミトレイン酸(C16:1)を使用して、リノール酸(C18:2)およびヘキサデカジエン酸(C16:2)の両方を生成したが、CtFAD2−9は、パルミトレイン酸を不飽和化し、したがって、Δ12パルミトレイン酸塩デサチュラーゼであった。CtFAD2−11を発現する酵母細胞由来のFAMEのクロマトグラムに現れる2つの新しい微小ピークは、それらのピロリジド付加物、およびDMOXのGC−MSによって、リノール酸(18:2 Δ9(Z),12(Z))およびそのトランス異性体(18:2 Δ9(Z),12(E))として特定された(図3H)。表9は、CtFAD2コード領域を発現する酵母細胞の脂肪酸組成物を要約する。CtFAD2−3、−4、−5、−6、−7、および−8を発現する酵母細胞において、新しいピークは検出されなかった。 As shown in FIG. 3, when analyzing the fatty acid composition of yeast cells containing the “empty vector” pYES2, the linoleic acid (18: 2) was predicted as expected because the yeast lacks endogenous FAD2. Neither hexadecadienoic acid (16: 2) was detected. In contrast, the gas chromatograms of fatty acids obtained from yeast cells expressing CtFAD2-1, CtFAD2-2, and CtFAD2-10 open reading frames are each 11.293 minutes corresponding to linoleic acid (C18: 2). The gas chromatograms for CtFAD2-9 and CtFAD2-10 showed a fatty acid peak with a retention time of 8.513 minutes corresponding to C16: 2. These data indicated that CtFAD2-1, CtFAD2-2, and CtFAD2-10 were able to convert oleic acid to linoleic acid and therefore were Δ12 oleate desaturases. However, the level of 18: 2 produced was lower than that for the Arabidopsis AtFAD2 construct used as a positive control. CtFAD2-10 uses both linoleic acid (C18: 2) and hexadecadienoic acid (C16: 2) using oleic acid (C18: 1) and palmitoleic acid (C16: 1) as substrates, respectively. Although produced, CtFAD2-9 desaturates palmitoleic acid and was therefore a Δ12 palmitoleate desaturase. Two new micropeaks appearing in the chromatogram of FAME derived from yeast cells expressing CtFAD2-11 were linoleic acid (18: 2 Δ9 (Z), 12 () by their pyrrolizide adduct and DMOX GC-MS. Z) ) and its trans isomer (18: 2 Δ9 (Z), 12 (E) ) (FIG. 3H). Table 9 summarizes the fatty acid composition of yeast cells expressing the CtFAD2 coding region. No new peaks were detected in yeast cells expressing CtFAD2-3, -4, -5, -6, -7, and -8.

候補CtFAD2ポリペプチドのうちのいずれかが、脂肪酸ヒドロキシラーゼ活性を有するかどうかを試験するために、CtFAD2のオープンリーディングフレームのそれぞれを発現する酵母細胞から調製されたFAMEを、ヒドロキシル残基をTMS−エーテル誘導体に変換するシリル化試薬と反応させ、質量スペクトルを試験し得た。しかしながら、オレイン酸等の一般的な脂肪酸のヒドリキシル誘導体は、候補CtFAD2のオープンリーディングフレームを発現する酵母細胞株のいずれにおいても検出されなかった。これは、11のCtFAD2遺伝子のいずれも、酵母において、脂肪酸ヒドロキシラーゼ活性を有するポリペプチドをコードしなかったことを示す。   To test whether any of the candidate CtFAD2 polypeptides have fatty acid hydroxylase activity, FAMEs prepared from yeast cells expressing each of the CtFAD2 open reading frames were converted to TMS- hydroxyl residues. The mass spectrum could be tested by reacting with a silylating reagent that converts to an ether derivative. However, hydrixyl derivatives of common fatty acids such as oleic acid were not detected in any of the yeast cell lines expressing the candidate CtFAD2 open reading frame. This indicates that none of the 11 CtFAD2 genes encoded a polypeptide having fatty acid hydroxylase activity in yeast.

遊離リノール酸を有する同じ酵母細胞株の生育培地を補充し、その後、脂肪酸組成物を分析することによって、Δ12−エポキシゲナーゼおよびΔ12−アセチレナーゼの活性(両方とも脂肪酸基質としてリノール酸を使用する)を検出するために、さらなる実験が行われた。構築物を発現させるために、培地にガラクトーゼを添加した後に、補充を行った。ガスクロマトグラムにおいて、エポキシおよびアセチレン脂肪酸誘導体を表すものを含む、新規の脂肪酸ピークは、検出されなかった。外因性遊離脂肪酸の補充を伴う、酵母におけるこれらの新規の脂肪酸の異種発現は、活性を示す際にいくつかの困難に遭っている(Lee et al.,1998、Cahoon et al.,2003)。したがって、植物細胞における機能的分析が以下の通りに行われた。

Figure 0006458218
Activity of Δ12-epoxygenase and Δ12-acetylenase (both using linoleic acid as a fatty acid substrate) by supplementing the growth medium of the same yeast cell line with free linoleic acid and then analyzing the fatty acid composition Further experiments were performed to detect. In order to express the construct, supplementation was performed after adding galactose to the medium. In the gas chromatogram, no new fatty acid peaks were detected, including those representing epoxy and acetylenic fatty acid derivatives. Heterologous expression of these novel fatty acids in yeast with supplementation of exogenous free fatty acids has encountered several difficulties in showing activity (Lee et al., 1998, Cahoon et al., 2003). Therefore, functional analysis in plant cells was performed as follows.
Figure 0006458218

N.ベンタミアーナにおける候補CtFAD2遺伝子の一過性発現
植物細胞において、具体的には、植物葉において構造的様式で遺伝子を発現するために、CtFAD2 ORFのそれぞれを、増強されたCaMV−35Sプロモーターとポリアデニル化シグナル配列を含むnos3’ターミネーターとの間の修飾されたpORE04バイナリーベクター中にセンス方向に挿入した(Coutu et al.,2007)(配列番号54)。先行研究は、導入遺伝子の発現がウイルスサイレンシングサプレッサータンパク質P19の共発現によって有意に増強され、N.ベンタミアーナ葉に基づいた一過性アッセイにおいて、宿主導入遺伝子サイレンシングを誘導したことを示した(Voinnet et al.,2003、Wood et al.,2009、Petrie et al.,2010)。実施例1に記載されるように、これらの実験を行った。
N. In order to express the gene in a structural manner in plant leaves, in particular in CtFAD2 ORF, an enhanced CaMV-35S promoter and a polyadenylation signal are expressed in a transient expression plant cell in a candidate CtFAD2 gene in Benthamiana. It was inserted in sense orientation into a modified pORE04 binary vector between the nos 3 ′ terminator containing the sequence (Coutu et al., 2007) (SEQ ID NO: 54). Previous studies have shown that transgene expression is significantly enhanced by co-expression of the viral silencing suppressor protein P19; It was shown that in a transient assay based on Benthamiana leaves, host transgene silencing was induced (Voynet et al., 2003, Wood et al., 2009, Petrie et al., 2010). These experiments were performed as described in Example 1.

上述のように、CtFAD2−11の機能は、初めに、S.セレヴィシエにおける発現によって評価され、2つの新規の脂肪酸はそれぞれ、GC−MSにより18:2Δ9(Z),12(Z)および18:2Δ9(Z),12(E)として特定された。酵母菌から得られた結果と一致して、N.ベンアミアーナ葉におけるCtFAD2−11の発現により、新規の18:2トランス異性体を得た。この異性体のメチルエステルは、メチル18:2Δ9(Z),12(E)のGC保持時間と同一のGC保持時間を示した(図4B)。新規の18:2Δ9(Z),12(E)は、CtFAD2−11を一過的に発現した後の葉において脂肪酸の0.35%を占めた(表10)。さらに、酵母培地中で観察されなかった別の新しいピークが検出された。この新しい脂肪酸の全イオンクロマトグラムおよび質量スペクトルは、クレペニン酸(18:2Δ9(Z),12(c))のものと一致し(図4BおよびC)、これは、CtFAD2−11ポリペプチドがΔ12−アセチレナーゼ活性を有したことを示す。表10中に示されるように、クレペニン酸は、全脂肪酸の0.51%を占めた。 As described above, the function of CtFAD2-11 is first described in S.F. As assessed by expression in S. cerevisiae, two new fatty acids were identified by GC-MS as 18: 2 Δ9 (Z), 12 (Z) and 18: 2 Δ9 (Z), 12 (E) , respectively. Consistent with the results obtained from yeast, Expression of CtFAD2-11 in Benamiana leaves gave a novel 18: 2 trans isomer. The methyl ester of this isomer showed a GC retention time identical to that of methyl 18: 2 Δ9 (Z), 12 (E) (FIG. 4B). The new 18: 2 Δ9 (Z), 12 (E) accounted for 0.35% of the fatty acids in the leaves after transient expression of CtFAD2-11 (Table 10). In addition, another new peak that was not observed in the yeast medium was detected. The total ion chromatogram and mass spectrum of this new fatty acid is consistent with that of crepenic acid (18: 2 Δ9 (Z), 12 (c) ) (FIGS. 4B and C), indicating that the CtFAD2-11 polypeptide is It shows having Δ12-acetylenase activity. As shown in Table 10, crepenic acid accounted for 0.51% of total fatty acids.

N.ベンアミアーナ細胞中のCtFAD2−11の一過的な発現が、非形質転換対照と比較して、18:2Δ9(Z),12(Z)の含量の減少をもたらしたことが観察された(表10)。これは、両酵素の基質のオレイン酸の利用可能なプールにおける、N.ベンアミアーナ細胞中のCtFAD2−11と内因性シス−Δ12オレイン酸塩デサチュラーゼとの競合による可能性が高かった。概して、酵母菌およびN.ベンアミアーナ発現実験の結果は、CtFAD2−11がリノール酸およびそのトランス−Δ12異性体の両方を生じるステレオ特異性を欠いているオレイン酸塩Δ12−デサチュラーゼとして主に機能したことを示した。さらに、Δ12二重結合のリノール酸をさらに非飽和して、クレペニン酸のアセチレン結合を形成し得た。 N. It was observed that transient expression of CtFAD2-11 in Benamiana cells resulted in a decrease in the content of 18: 2 Δ9 (Z), 12 (Z) compared to untransformed controls (Table 10). This is due to N. cerevisiae in the available pool of oleic acid substrates for both enzymes. It was more likely due to competition between CtFAD2-11 and endogenous cis-Δ12 oleate desaturase in Benamiana cells. In general, yeast and N. coli. The results of the Benamiana expression experiment showed that CtFAD2-11 primarily functioned as an oleate Δ12-desaturase lacking stereospecificity resulting in both linoleic acid and its trans-Δ12 isomer. Furthermore, the linoleic acid with a Δ12 double bond could be further unsaturated to form an acetylenic bond of crepenic acid.

また、その他の10の候補CtFAD2ポリペプチドは、同じ方法でN.ベンアミアーナ葉において一過的に発現したが、既に高レベルのFAD2を有するN.ベンアミアーナ葉において内因的に存在しない、いかなる新しい脂肪酸も観察しなかった。

Figure 0006458218
In addition, the other 10 candidate CtFAD2 polypeptides were tested in the same manner as N.F. N. cerevisiae that was transiently expressed in Benamiana leaves but already has high levels of FAD2. We did not observe any new fatty acids that were not endogenously present in the Benamiana leaves.
Figure 0006458218

考察
ベニバナにおいて特定された上述の11の候補CtFAD2遺伝子は、今まで試験されたあらゆる植物種に観察された最大のFAD2遺伝子ファミリーを表す。単一のFAD2遺伝子のみがアラビドプシス(Okuley et al.,1994)において特定されたが、FAD2は、今までに研究されたほとんどの他の植物ゲノムにおいて同義遺伝子によってコードされるように思われる。2つの別個のFAD2遺伝子が、大豆(Heppard et al.,1996)、亜麻(Fofana et al.,2004、Khadake et al.,2009)、およびオリーブ(Hernanze et al.,2005)、ヒマワリにおける3つの遺伝子(Martinez−Rivas et al.,2001)およびカメリナサティバ(Kang et al.,2011)、綿実における5つの遺伝子(Liu et al.,1998)において記載されている。アンフィテトラプロイド(amphitetraploid)種のブラシカナプスにおいて、4〜6つの異なるFAD2遺伝子が、それぞれの2倍体のサブゲノムに特定されている(Scheffler et al.,1997)。候補CtFAD2遺伝子のすべては、これらの配列がcDNAから単離されたため、ベニバナ植物において発現された。このことは、実施例6に記載されるように、さらに試験された。
Discussion The eleven candidate CtFAD2 genes identified in safflower represent the largest FAD2 gene family observed in any plant species tested so far. Although only a single FAD2 gene has been identified in Arabidopsis (Okuley et al., 1994), FAD2 appears to be encoded by a synonymous gene in most other plant genomes studied to date. Two distinct FAD2 genes are found in soybean (Heppard et al., 1996), flax (Fofana et al., 2004, Khadake et al., 2009), and olive (Hernanze et al., 2005), three in sunflower. Genes (Martinez-Rivas et al., 2001) and Camerina sativa (Kang et al., 2011), described in five genes in cottonseed (Liu et al., 1998). In the amphitetraploid species of brush kanapus, 4-6 different FAD2 genes have been identified in each diploid subgenome (Scheffler et al., 1997). All of the candidate CtFAD2 genes were expressed in safflower plants because these sequences were isolated from cDNA. This was further tested as described in Example 6.

比較可能な研究を欠いているが、ベニバナが、FAD2遺伝子ファミリーの進化に関して独特であることは明らかである。ベニバナは、野生2倍体種カルタムスパラエスチヌス(Carthamus palaestinus)と最も密接に関係している自家受粉する2倍体植物種であり、広範なゲノム重複または再配置を有することは知られていない(Chapman and Burke,2007)。候補FAD2遺伝子がコード領域配列においてイントロンを含有しなかったため、特定された複数のFAD2 cDNAは、代替のスプライシングに起因し得なかった。むしろ、遺伝子重複が、ベニバナにおけるFAD2ファミリーの複雑性を生じるのに関与する可能性が高かった。系統樹のトポロジーは、遺伝子重複がいくつかの階層レベルで生じ得ることを示した。例えば、CtFAD2−3、−4、および−5ポリペプチドは、他のベニバナFAD2配列よりもクレードがあったという点において、他のものとより密接に関係し、より最近の遺伝子重複がこのクレードの出現に関与し得ることを示す。   Although lacking comparable studies, it is clear that safflowers are unique with respect to the evolution of the FAD2 gene family. Safflower is a self-pollinating diploid plant species that is most closely related to the wild diploid species Carthamus paraestinus and is known to have extensive genome duplication or rearrangement. (Chapman and Burke, 2007). Because the candidate FAD2 gene did not contain an intron in the coding region sequence, multiple FAD2 cDNAs identified could not be attributed to alternative splicing. Rather, gene duplication was likely to be involved in generating the complexity of the FAD2 family in safflower. The phylogenetic tree topology showed that gene duplication can occur at several hierarchical levels. For example, CtFAD2-3, -4, and -5 polypeptides are more closely related to others in that there was a clade than other safflower FAD2 sequences, and more recent gene duplications of this clade Indicates that it can be involved in the appearance.

実施例6.ベニバナにおけるFAD2候補遺伝子の発現レベル
異なる組織におけるFAD2遺伝子の発現プロファイル
様々な候補CtFAD2遺伝子の組織発現パターンを決定するために、実施例1に記載されるような、RT−PCR分析を行った。総RNAは、10 DAGの高リノール酸遺伝子型SUのベニバナ実生由来の子葉、胚軸、根、および葉組織、ならびに開花植物由来の花組織および発生中の胚から抽出され、これらのアッセイに使用した。分析のために使用されたオリゴヌクレオチドプライマーを表11に列記する。

Figure 0006458218
Example 6 Expression level of FAD2 candidate gene in safflower
Expression profile of FAD2 gene in different tissues RT-PCR analysis as described in Example 1 was performed to determine the tissue expression pattern of various candidate CtFAD2 genes. Total RNA is extracted from cotyledons, hypocotyls, roots, and leaf tissues from safflower seedlings of 10 DAG high linoleic acid genotype SU, and flower tissues from developing plants and developing embryos and used in these assays did. The oligonucleotide primers used for analysis are listed in Table 11.
Figure 0006458218

11のCtFAD2遺伝子の時間的および空間的発現を図5に示す。RT−qPCRアッセイは、CtFAD2−1のみが発育中の種子において発現したことを示した。対照的に、CtFAD2−2は、試験した他の組織と同様に、種子において低レベルで発現された。さらに、CtFAD2−4、−5、−6、−7、−8、−9は、発育中の胚において観察されなかった。低いが、検出可能であるCtFAD2−10および−11の発現レベルは、発育中の種子中において、さらには、ベニバナ種子が成熟期を迎える晩期の発育段階において観察された。CtFAD2−4、−6、−7、−9、および−11はすべて、子葉および胚軸を含む若い実生組織において高いレベルの発現を示した。根特異的であるように思われたCtFAD2−5および−8ならびにCtFAD2−10は、花組織において選択的に発現され、比較的低いレベルで、発育中の種子および10日齢の実生組織を含む、試験された様々な他の組織に検出された。   The temporal and spatial expression of 11 CtFAD2 genes is shown in FIG. RT-qPCR assay showed that only CtFAD2-1 was expressed in the growing seed. In contrast, CtFAD2-2 was expressed at low levels in seeds, like other tissues tested. Furthermore, CtFAD2-4, -5, -6, -7, -8, -9 was not observed in the developing embryo. Low but detectable levels of CtFAD2-10 and -11 expression were observed in the growing seed and also at the late developmental stage when safflower seeds reached maturity. CtFAD2-4, -6, -7, -9, and -11 all showed high levels of expression in young seedling tissues including cotyledons and hypocotyls. CtFAD2-5 and -8 and CtFAD2-10, which appeared to be root specific, are selectively expressed in floral tissues and contain relatively low levels of developing seeds and 10-day-old seedling tissues Detected in various other tissues tested.

総RNA鋳型を用いるが、逆転写酵素を用いない対照反応物において、40サイクルの増幅後、増幅生成物は検出されず、このことは、RNA調製物における汚染ゲノムDNAの不在を示した。   In a control reaction using total RNA template but no reverse transcriptase, no amplification product was detected after 40 cycles of amplification, indicating the absence of contaminating genomic DNA in the RNA preparation.

実施例7.ベニバナ株S317における遺伝子突然変異体の実証
インドからのベニバナ導入において見出されたベニバナにおける最初に特定された高オレイン酸の特徴は、単一遺伝子座OLでolと表記される部分的に劣性な対立遺伝子によって支配された(Knowles and Hill,1964)。olol遺伝子型のオレイン酸含量は、通常、温室栽培された植物において、71〜75%であった(Knowles,1989)。Knowles(1968)は、ol対立遺伝子をベニバナ繁殖プログラムに組み入れ、米国では、1966年に最初の高オレイン酸(HO)ベニバナ変種「UC−1」を公開し、これに続いて、改善された変種「Oleic Leed」、ならびにSaffola317(S−317)、S−517、およびS−518を含むSaffolaシリーズを公開した。高オレイン酸(olol)遺伝子型は、異なる温度で比較的安定していた(Bartholomew,1971)。さらに、Knowles(1972)はまた、35〜50%のオレイン酸のホモ接合条件で生成された同じ遺伝子座での異なる対立遺伝子olも説明した。olol遺伝子型とは対照的に、olol遺伝子型は、温度に対して強い応答を示した(Knowles,1972)。
Example 7 Demonstration of a genetic mutant in safflower strain S317 The first identified high oleic acid characteristics in safflower found in safflower introduction from India are partially recessive, denoted ol at a single locus OL Dominated by alleles (Knowles and Hill, 1964). The oleic acid content of the olol genotype was typically 71-75% in greenhouse-grown plants (Knowles, 1989). Knowles (1968) incorporated the ol allele into the safflower breeding program and in the United States released the first high oleic acid (HO) safflower variant “UC-1” in 1966, followed by improved variants Saffola series including “Oleic Leed” and Saffola 317 (S-317), S-517, and S-518 were released. The high oleic acid (olol) genotype was relatively stable at different temperatures (Bartholomew, 1971). In addition, Knowles (1972) also described different alleles ol 1 at the same locus generated with 35-50% oleic acid homozygous conditions. In contrast to olol genotype, ol 1 ol 1 genotype showed a strong response to temperature (Knowles, 1972).

より高いオレイン酸含量(85%超)を有するさらなる遺伝資源が報告された(Fernandez−Martinez et al.,1993、Bergman et al.,2006)。ベニバナにおける最大89%のオレイン酸含量は、元々、Banglaseshを起源とする遺伝資源アクセッションI401472において、Fernandez−Martinez et al.(1993)によって報告された。Bergman et al.(2006)によって開発されたMontolaシリーズは、Knowles and Hill(1964)によって記載される、olol対立遺伝子を含有する「UC−1」変種において、オレイン酸の最高レベルを明らかに超える、80%超のオレイン酸を含有する。異種交配による遺伝分析および分離比分析、高オレイン酸および非常に高いオレイン酸株は、これらの2つの株がOL遺伝子座で同じ対立遺伝子を共有することを示唆した。非常に高いオレイン酸含量(85%)は、ol対立遺伝子を組み合わせ、オレイン酸への小さな陽性結果を有する遺伝子を修飾することによって得た(Hamdan et al.,2009)。   Additional genetic resources with higher oleic acid content (greater than 85%) have been reported (Fernandez-Martinez et al., 1993, Bergman et al., 2006). The oleic acid content of up to 89% in safflower was originally reported in Fernandez-Martinez et al. In Genetic Resource Accession I401472 originating from Bangladesh. (1993). Bergman et al. The Montola series developed by (2006) is more than 80%, clearly exceeding the highest level of oleic acid, in the “UC-1” variant containing the olol allele described by Knowles and Hill (1964). Contains oleic acid. Genetic and segregation analysis by crossbreeding, high oleic acid and very high oleic acid strains suggested that these two strains share the same allele at the OL locus. Very high oleic acid content (85%) was obtained by combining the ol allele and modifying a gene with a small positive result for oleic acid (Hamdan et al., 2009).

高オレイン酸突然変異株S−317のインビトロ生化学的特性分析
Stymne and Appelqvist(1978)によって記載されるように、ベニバナミクロソームを、開花後(DPA)約15日目の中期の成熟段階で高オレイン酸遺伝子型S−317の発育中の種子から新たに調製した。標準的な90μLの反応混合物は、0.1mmolのリン酸カリウム緩衝液pH7.2中に、40μgのミクロゾームタンパク質、2nmol[14C]オレオイル−CoAを含有した。次いで、10μLの50mM NADHを添加し、さらに5、10、または20分間インキュベーションを継続した。90μLの0.15M 酢酸を添加することによって、反応を停止し、脂質は、500μLのCHCl:MeOH(1:1)で抽出した。より低いCHCl相を回収し、それからの極性脂質を、CHCl/MeOH/HAc/HO(90:15:10:3 v/v/v/v)の溶媒系を使用して、薄膜クロマトグラフィー(TLC)によって分離した。PCに対応するスポットを、プレートから削り取り、会合した脂肪酸基を、2mlのMeOH中2%硫酸中、90℃で30分間トランスメチル化した。得られたFAMEを、ヘキサン:DEE:HAc(85:15:1 v/v/v)でAgNO処理したTLCプレート上で分離した。14C標識したオレイン酸塩およびリノール酸メチルエステル標準物質を、参照としてプレート上にスポッティングした。プレートを曝露し、Fujifilm FLA−5000 phosphorimagerによって分析した。それぞれの試料の放射をFujifilm Multi Gaugeソフトウェアで定量化した。
In Vitro Biochemical Characterization of High Oleic Acid Mutant S-317 As described by Stymne and Appelqvist (1978), safflower microsomes become highly olein at the middle maturation stage about 15 days after flowering (DPA). Freshly prepared from developing seeds of acid genotype S-317. A standard 90 μL reaction mixture contained 40 μg microsomal protein, 2 nmol [ 14 C] oleoyl-CoA in 0.1 mmol potassium phosphate buffer pH 7.2. 10 μL of 50 mM NADH was then added and the incubation continued for an additional 5, 10 or 20 minutes. The reaction was stopped by adding 90 μL 0.15 M acetic acid and the lipids were extracted with 500 μL CHCl 3 : MeOH (1: 1). The lower CHCl 3 phase is recovered and the polar lipids from it are thin filmed using a solvent system of CHCl 3 / MeOH / HAc / H 2 O (90: 15: 10: 3 v / v / v / v) Separation by chromatography (TLC). The spot corresponding to PC was scraped from the plate and the associated fatty acid groups were transmethylated in 2 ml of 2% sulfuric acid in MeOH at 90 ° C. for 30 minutes. The obtained FAME was separated on a TLC plate treated with AgNO 3 with hexane: DEE: HAc (85: 15: 1 v / v / v). 14 C-labeled oleate and linoleic acid methyl ester standard were spotted on the plate as a reference. Plates were exposed and analyzed by Fujifilm FLA-5000 phosphorimager. The radiation of each sample was quantified with Fujifilm Multi Gauge software.

野生型ミクロソームによる反応物へのNADHの添加時に、添加した[14C]オレオイル−CoAは、[14C]リノール酸塩の出現と同時に、10分以内ですぐに消失したことが観察され、これは、野生型ベニバナミクロソームにおける、オレイン酸塩のリノール酸塩への効率的な変換を示した。対照的に、高オレイン酸遺伝子型S−317については、[14C]オレイン酸塩の[14C]リノール酸塩に対する著しく高い比が、時間経過を通じてインビトロ反応において見出され(表12)、ミクロソームによるオレイン酸塩の不飽和化によるリノール酸の生合成がこの遺伝子型において劇的に減少したことを示した。

Figure 0006458218
Upon addition of NADH to the reaction by wild type microsomes, it was observed that the added [ 14 C] oleoyl-CoA disappeared immediately within 10 minutes upon the appearance of [ 14 C] linoleate, This indicated an efficient conversion of oleate to linoleate in wild-type safflower microsomes. In contrast, for high oleic acid genotype S-317, a significantly higher ratio of [ 14 C] oleate to [ 14 C] linoleate was found in in vitro reactions over time (Table 12), We showed that the biosynthesis of linoleic acid by desaturation of oleate by microsomes was dramatically reduced in this genotype.
Figure 0006458218

高オレイン酸塩対立遺伝子olの分子特性化
ベニバナにおける高オレイン酸遺伝子型(olol)の分子基盤を理解するために、2つの種子により発現したFAD2 cDNA、すなわち、CtFAD2−1およびCtFAD2−2を、3つの高オレイン酸変種:S−317、LeSaf 496、およびCW99−OLからのPCRによって増幅し、配列決定した。3つの高オレイン酸変種のすべてからのCtFAD2−1遺伝子の全コード領域を網羅するcDNAは、互いにヌクレオチド配列において特定され、野生型変種SU由来のCtFAD2−1 cDNAと約98%配列同一性を共有し、これには、野生型と比較して、HO遺伝子型において、1つのヌクレオチド欠失と、22のヌクレオチド置換とを含んだ。単一の塩基対欠失は、CtFAD2−1コード領域のほぼ中央にある第1のATGから計数してヌクレオチド606で見出された。この欠失は、欠失直後に停止コドンを作製した翻訳後リーディングフレーム中にシフトを生じ、そのため、第3のヒスチジンボックスを含まない、予測された切断型ポリペプチドをコードした3つのolol変種の突然変異遺伝子が、野生型タンパク質中に存在した(図6)。さらなる突然変異が突然変異遺伝子中において蓄積されたことを示唆するol対立遺伝子の欠失した単一のヌクレオチド部位付近のDNA配列中に比較的高いレベルの配列変異があったことは、注目に値した。。
Molecular characterization of the high oleate allele ol To understand the molecular basis of the high oleic acid genotype (olol) in safflower, FAD2 cDNA expressed by two seeds, namely CtFAD2-1 and CtFAD2-2, Amplified and sequenced by PCR from three high oleic acid variants: S-317, LeSaf 496, and CW99-OL. CDNAs covering the entire coding region of the CtFAD2-1 gene from all three high oleic acid variants are identified in each other in nucleotide sequence and share approximately 98% sequence identity with the CtFAD2-1 cDNA from the wild type variant SU This included one nucleotide deletion and 22 nucleotide substitutions in the HO genotype compared to the wild type. A single base pair deletion was found at nucleotide 606, counting from the first ATG approximately in the middle of the CtFAD2-1 coding region. This deletion results in a shift in the post-translational reading frame that created a stop codon immediately after the deletion, so that of the three olol variants encoding the predicted truncated polypeptide that did not contain a third histidine box. The mutated gene was present in the wild type protein (FIG. 6). It is worth noting that there was a relatively high level of sequence variation in the DNA sequence near the deleted single nucleotide site of the ol allele suggesting that additional mutations were accumulated in the mutated gene. did. .

また、CtFAD2−1およびCtFAD2−2の5’UTRイントロンを含むDNA領域を、olol突然変異S−317から単離し、野生型イントロンと比較した。S−317からのCtFAD2−1イントロンは、1144bpの長さであり、1083bpの長さの野生型SUイントロンよりも61bp長かった。CtFAD2−1イントロンのヌクレオチド配列の比較は、76.8%の全配列同一性を示し、このイントロンは、27の消失、および95の単一ヌクレオチド置換がある点で異なることを示した(図7)。   In addition, a DNA region containing the 5 'UTR intron of CtFAD2-1 and CtFAD2-2 was isolated from the olol mutation S-317 and compared to the wild type intron. The CtFAD2-1 intron from S-317 was 1144 bp in length and 61 bp longer than the 1083 bp long wild-type SU intron. Comparison of the nucleotide sequence of the CtFAD2-1 intron showed 76.8% overall sequence identity, indicating that this intron was different in that there were 27 disappearances and 95 single nucleotide substitutions (FIG. 7). ).

興味深いことに、突然変異遺伝子におけるヌクレオチド置換は、欠損CtFAD2−1のコード領域に対応する1142bp長の領域において均等に分散されず、22のうちの14(63.6%)の置換がヌクレオチド欠失付近で、ほとんどが単一のヌクレオチド欠失のちょうど下流123bp内に存在した。対照的に、野生型および突然変異遺伝子型におけるCtFAD2−2イントロンは、わずか12のヌクレオチド置換および1つの2−nt消失を有する、99.5%の全配列同一性を共有した。これは、一部の選択圧がHO突然変異体において欠損CtFAD2−1遺伝子に生じたか、あるいは、恐らく、CtFAD2−1突然変異が古い起源から成り、C.パラエスチヌス等のベニバナの子孫種に起源を有し得る可能性がさらに高いことを示す。   Interestingly, nucleotide substitutions in the mutated gene are not evenly distributed in the 1142 bp long region corresponding to the coding region of the defective CtFAD2-1, with 14 out of 22 (63.6%) substitutions missing the nucleotide Nearly, most were within 123 bp just downstream of the single nucleotide deletion. In contrast, the CtFAD2-2 intron in the wild type and mutant genotypes shared 99.5% overall sequence identity with only 12 nucleotide substitutions and one 2-nt loss. This may be because some selection pressure occurred in the defective CtFAD2-1 gene in the HO mutant, or perhaps the CtFAD2-1 mutation was of an old origin, It shows that it is more likely to have origins in safflower progeny such as Paraestinus.

市販の高オレイン酸変種S−518由来のEMS突然変異体(S−901)が、米国特許第US5,912,416号に記載されている。遺伝学研究は、この新しい遺伝子型の、いわゆるol対立遺伝子がOL遺伝子座においてolおよびol対立遺伝子とは異なることを示したが、その分子的性質は、Weisker(米国特許第US5,912,416号)によって決定されなかった。S−901遺伝子型は、成熟種子における、89.5〜91.5%の全脂肪酸に対してオレイン酸のレベルの増加を特徴とした。飽和脂肪酸の減少、すなわち、パルミチン酸では約4%減少、ステアリン酸では約2.5%減少した。しかしながら、S−901は、正常な植物表現型を示さず、生育および収率を含むことに苦戦した。形態学的には、それは、その親株S−518と比較して短く、花の頭部は小さかった。それはまた、遅く開花し、種子内には油が少なかった。 A commercially available EMS mutant (S-901) from high oleic acid variant S-518 is described in US Pat. No. 5,912,416. Genetic studies have shown that the so-called ol 2 allele of this new genotype is different from the ol and ol 1 alleles at the OL locus, but its molecular nature is determined by Weisker (US Pat. No. US 5,912). , 416). The S-901 genotype was characterized by increased levels of oleic acid relative to 89.5-91.5% total fatty acids in mature seeds. Reduction of saturated fatty acids, ie, about 4% reduction with palmitic acid and about 2.5% reduction with stearic acid. However, S-901 did not show a normal plant phenotype and struggled to include growth and yield. Morphologically, it was short compared to its parent strain S-518 and the flower head was small. It also flowered late and there was less oil in the seeds.

高オレイン酸繁殖のための完全なPCRマーカー設計
HO表現型に関与する原因となる突然変異体であると結論付けられる突然変異CtFAD2−1対立遺伝子における単一のヌクレオチド欠失配列多型は、突然変異ol対立遺伝子を追跡するために高効率の分子マーカーの分子基盤として開発された。したがって、本発明者らは、それが異型接合状態中に存在した場合でさえ、繁殖目的または変種の特定目的のために突然変異ol対立遺伝子の特定および選択を可能にした分子マーカーアッセイを開発した。それによって、分子マーカー支援選抜は、脂肪酸表現型に対してスクリーニングされなければならない植物の余分な世代を生成する必要をなくす。完全な分子マーカーアッセイと組み合わせた単純な遺伝学は、ベニバナ育種家が、繁殖プログラムに高オレイン酸の特質を迅速に組み込むことを可能にするであろう。
A single nucleotide deletion sequence polymorphism in the mutant CtFAD2-1 allele that is concluded to be the causative mutant involved in the complete PCR marker design HO phenotype for high oleic acid reproduction Developed as a molecular basis for highly efficient molecular markers to track mutant ol alleles. Therefore, we have developed a molecular marker assay that allows the identification and selection of mutant ol alleles for breeding purposes or variant specific purposes, even when it was present in a heterozygous state. . Thereby, molecular marker assisted selection eliminates the need to generate extra generations of plants that must be screened for the fatty acid phenotype. Simple genetics combined with a complete molecular marker assay will allow safflower breeders to quickly incorporate high oleic acid attributes into their breeding programs.

PCR反応に基づいて差次的マーカーを容易に生成するために、野生型SUと高オレイン酸遺伝子型S−317との間のCtFAD2−1のエクソンには、不十分な配列の突然変異があったように思われた。しかしながら、本発明者らは、OL対立遺伝子とol対立遺伝子との間のCtFAD2−1の5’UTRイントロンの比較的高い配列分散をうまく利用し得た。独自のPCRプライマーの設計を可能にしたこれらの2つの対立遺伝子間の高度な可変配列の伸長があった。以下の例示的なプライマーは、野生型SUではなく、olol突然変異対立遺伝子を担持する高オレイン酸遺伝子型からの315bp長の特定の生成物を増幅するように設計された。HO−センス:5’−ATAAGGCTGTGTTCACGGGTTT−3’(配列番号140)およびHO−アンチセンス:5’−GCTCAGTTGGGGATACAAGGAT−3’(配列番号141)(図7)。変種SUにおいて野生型遺伝子に特異的な別の対の例示的なプライマーは、以下のような、603bpのPCR生成物を生じた:HL−センス:5’−AGTTATGGTTCGATGATCGACG−3’(配列番号142)およびHL−アンチセンス:5’−TTGCTATACATATTGAAGGCACT−3’(配列番号143)(図7)。ベニバナKASII遺伝子由来の一対のプライマー、ctkasII−センス:5’−CTGAACTGCAATTATCTAGG−3’(配列番号144)およびctkasII−アンチセンス5’−GGTATTGGTATTGGATGGGCG−3’(配列番号145)は、鋳型DNAと同等の負荷および良好なPCR性能を確立するために、陽性対照として使用された。   In order to easily generate differential markers based on PCR reactions, the exons of CtFAD2-1 between wild-type SU and high oleic acid genotype S-317 had insufficient sequence mutations. It seemed like it was. However, we have successfully exploited the relatively high sequence variance of the 5'UTR intron of CtFAD2-1 between the OL and ol alleles. There was a highly variable sequence extension between these two alleles that allowed the design of unique PCR primers. The following exemplary primers were designed to amplify a specific product 315 bp long from a high oleic acid genotype carrying an olol mutant allele but not wild type SU. HO-sense: 5'-ATAAGGCTGGTTCACGGGTTT-3 '(SEQ ID NO: 140) and HO-antisense: 5'-GCTCAGTTGGGGATACAAGGAT-3' (SEQ ID NO: 141) (Figure 7). Another pair of exemplary primers specific for the wild type gene in the variant SU resulted in a 603 bp PCR product as follows: HL-sense: 5′-AGTTATGGTTCGATGATCGACG-3 ′ (SEQ ID NO: 142) And HL-antisense: 5'-TTGCTATACATATTGAAGGCACT-3 '(SEQ ID NO: 143) (Figure 7). A pair of primers derived from the safflower KASII gene, ctkasII-sense: 5'-CTGAACTGCAATTATTTAGGG-3 '(SEQ ID NO: 144) and ctkasII-antisense 5'-GGTATTGGTATTGGATGGGGCG-3' (SEQ ID NO: 145) are equivalent to the template DNA. And was used as a positive control to establish good PCR performance.

PCR反応条件は、94℃で2分間、続いて、94℃で30秒間、58℃で30秒間、および72℃で30秒間の40サイクルであった。反応生成物は、1%のアガロースゲル上で電気泳動によって分離し、このゲルのエチジウムブロマイド染色後に紫外線光下で可視化した。約300bpの断片が、試験された5つの高オレイン酸遺伝子型すべて、つまり、S−317、S−517、CW99−OL、LeSaf496、およびCiano−OLに対する増幅反応について観察されたが、そのような断片は、野生型遺伝子型SUには不在であった。逆に、約600bpの断片が野生型ベニバナSUに対する増幅に存在したが、試験した高オレイン酸変種のいずれにも存在しなかった。陽性対照として、KASII遺伝子由来の198bpの帯を、試験した株のすべてに対する反応物(eraction)で増幅した。アンプリコンの特定は、DNAシークエンシングによって確認された。   The PCR reaction conditions were 94 ° C. for 2 minutes, followed by 40 cycles of 94 ° C. for 30 seconds, 58 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 30 seconds. The reaction products were separated by electrophoresis on a 1% agarose gel and visualized under ultraviolet light after ethidium bromide staining of the gel. An approximately 300 bp fragment was observed for amplification reactions against all five high oleic acid genotypes tested, namely S-317, S-517, CW99-OL, LeSaf496, and Ciano-OL. The fragment was absent from wild type genotype SU. Conversely, an approximately 600 bp fragment was present in the amplification against wild type safflower SU, but not in any of the high oleic acid variants tested. As a positive control, a 198 bp band from the KASII gene was amplified with the reaction for all of the strains tested. The identity of the amplicon was confirmed by DNA sequencing.

高オレイン酸対立遺伝子と野生型ベニバナ対立遺伝子との間のCtFAD2−1遺伝子の5’UTRイントロン領域内の配列分散は、それによって、CtFAD2−1突然変異の存在または不在のためのPCRマーカー診断の開発を容易にする。それは、遺伝的背景がどうであってもol対立遺伝子に完全に連結された、つまり、それは、完全に連結したマーカーであった。しかしながら、分子マーカーは優性マーカーであり、その結果として、そのマーカーのみの使用は、ol対立遺伝子におけるホモ接合遺伝子型とヘテロ接合遺伝子型の区別を可能にし得なかった。これを克服するために、野生型Ol対立遺伝子のみ増幅する別の対のPCRプライマーが設計された。それ故に、高オレイン酸に特異的なPCRプライマーと組み合わせたそのような野生型に特異的なプライマーの使用が、CtFAD2−1遺伝子座でホモ接合遺伝子型とヘテロ接合遺伝子型を区別することを可能にした。   The sequence variance within the 5′UTR intron region of the CtFAD2-1 gene between the high oleic acid allele and the wild type safflower allele thereby causes the PCR marker diagnosis due to the presence or absence of the CtFAD2-1 mutation. Make development easier. It was fully linked to the ol allele whatever the genetic background, ie it was a fully linked marker. However, molecular markers are dominant markers, and as a result, the use of only that marker could not allow discrimination between homozygous and heterozygous genotypes in the ol allele. To overcome this, another pair of PCR primers was designed that only amplifies the wild type Ol allele. Therefore, the use of such wild type specific primers in combination with high oleic acid specific PCR primers allows to distinguish between homozygous and heterozygous genotypes at the CtFAD2-1 locus I made it.

CtFAD2−1発現は、高オレイン酸遺伝子型において劇的に減少する。
上の節において、CtFAD2−1が発育中の種子においてのみ発現され、若いベニバナ実生由来の葉、根、花、子葉、および胚軸を含む試験した様々な他の組織には検出されなかったことを示した。CtFAD2−1は、脂肪酸の代謝速度が高い発育中の種子中において高度に発現され、比較的短期間に大部分はC18:2を有する活性な油蓄積をもたらした。CtFAD2−1は、種子発育時にほぼ中間の地点でその最高の発現レベルを有し、種子発育の早期および晩期段階の両方でより中度の発現レベルを有した。
CtFAD2-1 expression is dramatically reduced in high oleic acid genotypes.
In the upper section, CtFAD2-1 was expressed only in developing seeds and was not detected in various other tissues tested including leaves, roots, flowers, cotyledons and hypocotyls from young safflower seedlings showed that. CtFAD2-1 was highly expressed in developing seeds with a high rate of fatty acid metabolism, resulting in an active oil accumulation with mostly C18: 2 in a relatively short period of time. CtFAD2-1 had its highest expression level at an approximately midpoint during seed development and a more moderate expression level at both early and late stages of seed development.

RT−qPCRアッセイ方法を使用して、CtFAD2−1遺伝子の正規化された遺伝子発現のレベルを、3つの高オレイン酸変種、すなわち、S−317、Lesaff496、およびCW99−OLにおいて測定し、野生型遺伝子型SUの発育中の種子中のものと比較した。図8中に見られ得るように、CtFAD2−1発現は、野生型ベニバナ遺伝子型SUにおける発育中の胚の3つの段階すべてにおいて検出され、中期の成熟段階で観察された最高レベルの発現を有し、既存の結果と一致し、この主要なFAD2遺伝子の一時的な転写パターンを確認した。しかしながら、CtFAD2−1転写は、3つの高オレイン酸変種S−317、Lesaff496、およびCW99−OLにおいてわずかしか検出できず(図8)、突然変異胚中において、この遺伝子からのRNA転写物の高レベルの不安定度を示した。   Using the RT-qPCR assay method, the level of normalized gene expression of the CtFAD2-1 gene was measured in three high oleic acid variants, namely S-317, Lesaff496, and CW99-OL, wild type The genotype SU was compared to that in the developing seed. As can be seen in FIG. 8, CtFAD2-1 expression is detected in all three stages of developing embryos in wild-type safflower genotype SU and has the highest level of expression observed in the middle maturation stage. In agreement with the existing results, a temporary transcription pattern of this major FAD2 gene was confirmed. However, CtFAD2-1 transcription was only slightly detectable in the three high oleic acid variants S-317, Lesaff496, and CW99-OL (FIG. 8), and high levels of RNA transcripts from this gene in mutant embryos The level of instability was shown.

対照的に、CtFAD2−2からの転写物のレベルは、野生型および高オレイン酸遺伝子型と類似しており、CtFAD2−2発現がHO胚内において影響を受けず、ならびに、RNA調製物がアッセイに対して好ましくは純粋であった。したがって、CtFAD2−2発現はまた、野生型種子中においてCtFAD2−1に対してよりもはるかに低いレベルであるが、発育中のベニバナ種子中の貯蔵脂質に対して脂肪酸のΔ12−不飽和化に寄与し得、同様に、根、葉、および茎における膜脂質に対して脂肪酸のΔ12−不飽和化に関与し得ると結論付けられた。CtFAD2−2発現は、CtFAD2−1突然変異体の発育中のベニバナ種子中におけるCtFAD2−1活性の喪失に応答する、またはそれに対して補償として高オレイン酸突然変異に対して上昇したことにおける証拠はなかった。   In contrast, the level of transcript from CtFAD2-2 is similar to wild type and high oleic acid genotype, CtFAD2-2 expression is not affected in HO embryos, and RNA preparations are assayed Preferably it was pure. Thus, CtFAD2-2 expression is also at a much lower level in wild-type seeds than for CtFAD2-1, but to Δ12-desaturation of fatty acids relative to storage lipids in developing safflower seeds. It was concluded that it could contribute and likewise be involved in Δ12-unsaturation of fatty acids relative to membrane lipids in roots, leaves and stems. Evidence that CtFAD2-2 expression increased in response to loss of CtFAD2-1 activity in developing safflower seeds of CtFAD2-1 mutants, or in contrast thereto, against high oleic acid mutations There wasn't.

HO株における劇的に減少したCtFAD2−1転写物は、非センス媒介RNA分解(NMD)によって引き起こされる。
HO胚内のCtFAD2−1転写物の劇的に減少したレベルは、未成熟停止コドンが単一のヌクレオチド欠失直後にコード配列の中央に見られたため、CtFAD2−1 mRNAの非センス媒介mRNA分解(NMD)によって引き起こされた可能性がある。NMD系は、ゲノムの突然変異、転写エラー、およびミススプライシング等の想定外のエラーを生じる未成熟終止コドン(PTC)を含む異常なmRNAの分解に関与する機構であると考えられる。それは、広く真核生物中に存在する機構であり、特に、酵母菌および哺乳動物において広く研究されている。高等植物においては、少ししか研究されていないが、大豆Kunitz型トリプシン阻害剤遺伝子(Kti3)、インゲンマメ由来のフィトヘムアグルチニン遺伝子(PHA)(Jofuku et al.,1989、Voelker et al.,1990)、エンドウフェレドキシン遺伝子(FED1)(Dickey et al.,1994)、およびイネwaxy遺伝子(Isshiki et al.,2001)を含むいくつかの報告がある。
The dramatically reduced CtFAD2-1 transcript in the HO strain is caused by non-sense mediated RNA degradation (NMD).
The dramatically reduced level of CtFAD2-1 transcripts in HO embryos is due to nonsense-mediated mRNA degradation of CtFAD2-1 mRNA because an immature stop codon was found in the middle of the coding sequence immediately after a single nucleotide deletion. (NMD) may have caused it. The NMD system is thought to be a mechanism involved in the degradation of abnormal mRNAs including immature stop codons (PTCs) that cause unexpected errors such as genomic mutations, transcriptional errors, and mis-splicing. It is a mechanism that exists widely in eukaryotes and has been extensively studied, especially in yeast and mammals. In higher plants, little has been studied, but the soybean Kunitz-type trypsin inhibitor gene (Kti3), the kidney bean-derived phytohemagglutinin gene (PHA) (Jofuku et al., 1989, Voelker et al., 1990). There are several reports, including the pea ferredoxin gene (FED1) (Dickey et al., 1994), and the rice waxy gene (Isshiki et al., 2001).

これらの実験において、ベニバナ種子油中において高オレイン酸の特質をもたらすol突然変異が、発育中の種子中において低レベルのCtFAD2−1 mRNA蓄積と相関したことを示した。先行研究は、ol対立遺伝子が半劣性であり、小RNAによって媒介された転写後の遺伝子サイレンシング機構と一致しなかったことを示した。遺伝子サイレンシングは、二重鎖RNAから生成された21〜24ntのsiRNAに関与し、アンチセンスまたはヘアピンRNAの転写を生じ、優性遺伝子または半優性遺伝子の遺伝子座として遺伝的に作用し得る(Brodersen and Voinnet,2006)。ol突然変異の機構がRNAi関連遺伝子サイレンシングとは異なることを確認するために、以下のように、小RNA配列決定を行った。   In these experiments, it was shown that the ol mutation resulting in high oleic acid qualities in safflower seed oil correlated with low levels of CtFAD2-1 mRNA accumulation in developing seeds. Previous studies have shown that the ol allele is semi-recessive and is not consistent with the post-transcriptional gene silencing mechanism mediated by small RNAs. Gene silencing involves 21-24 nt siRNA generated from double-stranded RNA, results in transcription of antisense or hairpin RNA, and can genetically act as a locus for dominant or semidominant genes (Brodersen and Voicenet, 2006). To confirm that the mechanism of ol mutation is different from RNAi-related gene silencing, small RNA sequencing was performed as follows.

高オレイン酸遺伝子型S−317および野生型SUに由来する2つの小RNAライブラリーは、中期の成熟発育中の胚から単離されたプールしたRNAを使用して生成された。Solexa技術(Hafner et al.,2008)を用いて小RNAライブラリーのバルク配列決定を行った。IlluminaのSolexa Sequencer上で、これらの2つのライブラリーの配列決定を行い、試料を並んで走行させた。SUおよびS−317小RNAライブラリーの配列決定はそれぞれ、合計で23,160,261および21,696,852の未処理の読みを生じた。これらの読みの分析はそれぞれ、18〜30ヌクレオチド(nt)の長さの範囲に及ぶ22,860,098および21,427,392の配列の特定をもたらした。SUおよびS−317ライブラリーにおいてCtFAD2−1に対応する小RNAの存在および分散が決定された。CtFAD2−1に対応する低いほとんど検出できないレベルの小RNAのみが小RNAライブラリーの両方から検出され、CtFAD2−1遺伝子のコード領域上にほぼ均等に分散された。野生型ライブラリーと高オレイン酸ライブラリーとの間の明らかな相違はなかった。   Two small RNA libraries derived from high oleic acid genotype S-317 and wild type SU were generated using pooled RNA isolated from metaphase mature developing embryos. Bulk sequencing of small RNA libraries was performed using Solexa technology (Hafner et al., 2008). These two libraries were sequenced on a Solexa Sequencer from Illumina and samples were run side by side. Sequencing of the SU and S-317 small RNA libraries resulted in a total of 23,160,261 and 21,696,852 raw readings, respectively. Analysis of these readings resulted in the identification of 22,860,098 and 21,427,392 sequences, respectively, ranging in length from 18-30 nucleotides (nt). The presence and dispersion of small RNAs corresponding to CtFAD2-1 in the SU and S-317 libraries were determined. Only low and almost undetectable levels of small RNA corresponding to CtFAD2-1 were detected from both small RNA libraries and distributed almost evenly over the coding region of the CtFAD2-1 gene. There was no obvious difference between the wild type library and the high oleic acid library.

このデータから、小RNA媒介された転写後の遺伝子サイレンシングは、主要な機構ではなく、突然変異CtFAD2−1の転写物の蓄積を阻止したことが結論付けられた。   From this data, it was concluded that small RNA-mediated post-transcriptional gene silencing prevented the accumulation of transcripts of mutant CtFAD2-1 but not the major mechanism.

N.ベンタミアーナ葉における一過的発現研究
NMD現象をさらに調査するために、本発明者らは、N.ベンタミアーナ葉における野生型および高オレイン酸遺伝子型の両方に由来するCtFAD2−1の一過的発現についての実験を行った。
N. To further investigate the transient expression study NMD phenomenon in Ventamiana leaves, we Experiments were conducted on the transient expression of CtFAD2-1 from both wild-type and high oleic acid genotypes in bentamiana leaves.

CtFAD2−1 ORFのそれぞれを、CaMV−35Sプロモーターの制御下で、センス方向に修飾されたpORE04バイナリーベクターに挿入した。35S:CtFAD2−1またはその突然変異形態35S:CtFAD2−1Δのいずれかを内部に有するアグロバクテリウムツメファシエンス株AGL1を、実施例5に記載される、35S:P19とともに十分に膨張したN.ベンタミアーナ葉の裏面に浸潤した。24℃でさらに5日間生育させた後、浸潤した領域を切除し、Rneasyミニキット(Qiagen)を使用して試料から総RNAを得た。CtFAD2−1 RNAレベルを測定するために、実施例1に記載されるように、Platinum SYBR Green qPCR SuperMix−UDG(Invitrogen)を使用して、リアルタイムqPCRアッセイを3重で行い、ABI 7900HT配列検出システム上で操作した。PCRは、初めに、48℃で30分間、次いで、95℃で10分間、続いて、95℃で15秒間、および60℃で60秒間を40サイクルの条件下で行った。外因性CtFAD2−1遺伝子に対するプライマーは、センス:5’−GTGTATGTCTGCCTCCGAGA−3’(配列番号146)、アンチセンス:5’−GCAAGGTAGTAGAGGACGAAG−3’(配列番号147)であった。参照遺伝子、ベニバナCtKASIIを使用して、発現レベルを正規化し、その特異的プライマーは、センス:5’−CTGAACTGCAATTATCTAGG−3’(配列番号144)、およびアンチセンス:5’−GGTATTGGTATTGGATGGGCG−3’(配列番号145)であった。N.ベンタミアーナ葉において、野生型SU変種由来の35S−CtFAD2−1遺伝子から高レベルのCtFAD2−1発現が観察された。対照的に、高オレイン酸遺伝子型由来の35S−CtFAD2−1Δ遺伝子に対してはるかに低いレベルの発現が観察された。   Each of the CtFAD2-1 ORFs was inserted into the pORE04 binary vector modified in the sense direction under the control of the CaMV-35S promoter. Agrobacterium tumefaciens strain AGL1 harboring either 35S: CtFAD2-1 or its mutant form 35S: CtFAD2-1Δ was isolated from fully expanded N. cerevisiae with 35S: P19 described in Example 5. Invaded the back of the bentamiana leaf. After growing for an additional 5 days at 24 ° C., the infiltrated area was excised and total RNA was obtained from the samples using the Rneasy mini kit (Qiagen). To measure CtFAD2-1 RNA levels, a real-time qPCR assay was performed in triplicate using the Platinum SYBR Green qPCR SuperMix-UDG (Invitrogen) as described in Example 1, and the ABI 7900HT sequence detection system Operated above. PCR was initially performed at 48 ° C. for 30 minutes, then at 95 ° C. for 10 minutes, followed by 95 ° C. for 15 seconds and 60 ° C. for 60 seconds under 40 cycles. The primers for the exogenous CtFAD2-1 gene were sense: 5'-GTGTATGTTCGCCCTCGAGA-3 '(SEQ ID NO: 146) and antisense: 5'-GCAAGGTAGTAGAGACGAAG-3' (SEQ ID NO: 147). The reference gene, safflower CtKASII was used to normalize the expression level and its specific primers were sense: 5′-CTGAACTGCAATTATTTAGGG-3 ′ (SEQ ID NO: 144) and antisense: 5′-GGTATTGGTATTGGATGGGGCG-3 ′ (sequence No. 145). N. In Ventamiana leaves, a high level of CtFAD2-1 expression was observed from the 35S-CtFAD2-1 gene derived from the wild-type SU variant. In contrast, a much lower level of expression was observed for the 35S-CtFAD2-1Δ gene from the high oleic acid genotype.

Clough and Bent(1998)の方法に従って、A.サリアナ生態型Col−0植物を、CtFAD2−1またはCtFAD2−1Δのいずれかのコード領域を活発にする種子特異的プロモーターFp1を内部に有するバイナリーベクターを持つA.ツメファシエンスAGL1で形質転換された。総RNAを、Rneasyミニキット(Qiagen)を使用して、得られた形質転換した植物の子孫の中期の成熟段階の胚を含む長角果から単離した。遺伝子発現研究を、RNA調製物を使用して、リアルタイムRT−qPCRアッセイによって行い、上記のように、3重で行った。SU由来のFp1−CtFAD2−1を発現するアラビドプシス長角果において、高レベルのCtFAD2−1発現が観察されたが、高オレイン酸遺伝子型由来のFp1−CtFAD2−1Δの発現は、比較すると、劇的に減少した。   According to the method of Clow and Bent (1998), A. A saryana ecotype Col-0 plant has a binary vector with a seed-specific promoter Fp1 inside that activates the coding region of either CtFAD2-1 or CtFAD2-1Δ. It was transformed with Tumefaciens AGL1. Total RNA was isolated from long-horned fruit using the Rneasy mini kit (Qiagen) containing mid-stage embryos of the resulting transformed plant progeny. Gene expression studies were performed by real-time RT-qPCR assay using RNA preparations and performed in triplicate as described above. A high level of CtFAD2-1 expression was observed in Arabidopsis longhorn fruits expressing SU-derived Fp1-CtFAD2-1, but the expression of Fp1-CtFAD2-1Δ derived from a high oleic acid genotype is Decreased.

突然変異CtFAD2−1の転写物が総計で劇的に減少したが、CtFAD2−1に特異的な小RNAは、野生型遺伝子由来の小RNAと比較して、発育中の高オレイン酸ベニバナ種子において著しく高いレベルで生成されなかったことを示した。したがって、高オレイン酸遺伝子型におけるCtFAD2−1 RNAの減少は、NMDによるものであり、小RNA媒介性転写後の遺伝子サイレンシング機構とは異なると結論付けた。また、NMD現象は、突然変異コード領域がN.ベンタミアーナ葉またはアラビドプシス長角果のいずれかにおいて外因的に発現された場合に観察された。   Although transcripts of mutant CtFAD2-1 were dramatically reduced in total, small RNA specific for CtFAD2-1 was found in developing high oleic safflower seeds compared to small RNA from the wild type gene. It was shown that it was not produced at a significantly higher level. Therefore, we concluded that the decrease in CtFAD2-1 RNA in the high oleic acid genotype is due to NMD and is different from the gene silencing mechanism after small RNA-mediated transcription. Also, the NMD phenomenon is that the mutation coding region is N.P. It was observed when expressed exogenously in either benthamiana leaves or arabidopsis longhorns.

実施例8.FATBをコードするための候補であるベニバナcDNAの単離
ベニバナFATB cDNA配列の単離
ベニバナ種子油は、約7%のパルミチン酸を含有する。この脂肪酸は、発育中の種子細胞のプラスチドで合成され、そこからそれを、トリアシルグリセロールへのその組み込みのために細胞の細胞質ゾルに輸出される。パルミチン酸輸出のための主要な酵素は、パルミトイル部分とアシル担体タンパク質(ACP)との間のチオエステル結合を加水分解するパルミトイル−ACPチオエステラーゼであり、ここに、アシル基を共有結合するが、それはプラスチドで合成される。酵素パルミトイル−ACPチオエステラーゼは、FATBと表される一連の溶解性プラスチドを標的とする酵素に属する。種子油植物において、この酵素は、基質として短鎖飽和アシル−ACPに対して特異性を示す。初めに、FATB酵素をコードする遺伝子を、California月桂樹(ウンベルラリアカリフォルニカ(Umbellularia californica))由来のラウリン酸(C12:0)等の中鎖長飽和脂肪酸を蓄積する植物種から単離した。その後の研究は、FATB相同分子種が、すべての植物組織中、主に種子中に存在し、C8:0−ACPからC18:0−ACPの範囲に及ぶ基質特異性を有することを示した。アラビドプシスおよびベニバナを含むほとんどの温暖な油糧種子作物において、パルミチン酸は、種子油中において主要な飽和脂肪酸である。
Example 8 FIG. Isolation of safflower cDNA, a candidate for encoding FATB
Isolation of Safflower FATB cDNA Sequence Safflower seed oil contains approximately 7% palmitic acid. This fatty acid is synthesized in the plastid of the developing seed cell and from there it is exported to the cytosol of the cell for its incorporation into triacylglycerol. The main enzyme for palmitic acid export is palmitoyl-ACP thioesterase, which hydrolyzes the thioester bond between the palmitoyl moiety and the acyl carrier protein (ACP), which covalently binds the acyl group, Synthesized with plastids. The enzyme palmitoyl-ACP thioesterase belongs to an enzyme that targets a series of soluble plastids, designated FATB. In seed oil plants, this enzyme exhibits specificity for short-chain saturated acyl-ACP as a substrate. First, the gene encoding the FATB enzyme was isolated from a plant species that accumulates medium chain length saturated fatty acids such as lauric acid (C12: 0) from California laurel (Umbellaria californica). Subsequent studies have shown that FATB homologous species are present in all plant tissues, primarily in seeds, and have substrate specificity ranging from C8: 0-ACP to C18: 0-ACP. In most warm oil seed crops including Arabidopsis and safflower, palmitic acid is the major saturated fatty acid in seed oil.

FATBのための候補をコードされるベニバナcDNAを単離するために、実施例1に記載されるように、発育中のベニバナ種子のcDNAライブラリーを、綿(ゴシッピウムヒルスツム)由来のFATB cDNA断片から成る異種プローブを使用してスクリーニングした。CtFATB−T12と命名されるある完全長cDNAを、ベニバナ種子cDNAライブラリーから単離した。このcDNAは、343アミノ酸のポリペプチドをコードする1029ヌクレオチド長のオープンリーディングフレームを含んだ。その5’および3’UTRはそれぞれ、236ntおよび336ntの長さであった。CtFATB−T12ポリペプチドは、らせんおよびマルチストランドシート折り畳みの2つの繰り返しを含んだ約60アミノ酸および210アミノ酸残基コアの予測された輸送ペプチド、一般には、いわゆる、ホットドッグ折り畳みタンパク質を有した。   To isolate safflower cDNA encoding a candidate for FATB, as described in Example 1, a growing safflower seed cDNA library was prepared using a FATB from gossipium hirstum. Screening was performed using a heterologous probe consisting of a cDNA fragment. One full-length cDNA, designated CtFATB-T12, was isolated from a safflower seed cDNA library. This cDNA contained a 1029 nucleotide long open reading frame encoding a 343 amino acid polypeptide. The 5 'and 3' UTRs were 236 nt and 336 nt lengths, respectively. The CtFATB-T12 polypeptide had a predicted transport peptide of approximately 60 amino acids and a 210 amino acid residue core containing two repeats of helix and multi-strand sheet folding, generally a so-called hot dog folding protein.

ベニバナのためのCompositae Genome Project(CGP)の発現配列タグ(EST)データベース(cgpdb.ucdavis.edu/cgpdb2)から、CtFATB−T12に対して相同性を有する3つの異なるEST、すなわち、EL379517、EL389827、およびEL396749が特定された。それぞれが、部分長であった。対応する遺伝子はそれぞれ、CtFATB−A、CtFATB−B、およびCtFATB−Cと表した。ベニバナ種子cDNAライブラリーから単離された完全長cDNA CtFATB−T12は、それらの重複する領域内のCtFATB−CからのESTへのヌクレオチド配列において特定された。CtFATB−Aは、他の2つのCtFATB配列と比較して、そのヌクレオチド配列においてより分岐したと思われた。   From the expression sequence tag (EST) database (cgpdb.ucdavis.edu/cgpdb2) of the Composite Genome Project (CGP) for safflower, three different ESTs with homology to CtFATB-T12, namely EL379517, EL389828, And EL396749 were identified. Each was part length. The corresponding genes were designated CtFATB-A, CtFATB-B, and CtFATB-C, respectively. Full-length cDNA CtFATB-T12 isolated from safflower seed cDNA library was identified in the nucleotide sequence from CtFATB-C to EST in their overlapping region. CtFATB-A appeared to be more branched in its nucleotide sequence compared to the other two CtFATB sequences.

リアルタイムqPCR分析によるCtFATB遺伝子の発現プロファイル
実施例1に概説されるように、3つのCtFATB遺伝子の遺伝子発現プロファイルを、リアルタイムqPCRを用いて研究した。3つの遺伝子のそれぞれの独自の領域に対応するオリゴヌクレオチドプライマーが設計され、これには、CtFATB−A、センスプライマー:5’−AGAGATCATTGGAGACTAGAGTG−3’(配列番号148);アンチセンスプライマー:5’−CCCATCAAGCACAATTCTTCTTAG−3’(配列番号149);CtFATB−B、センスプライマー:5’−CTACACAATCGGACTCTGGTGCT−3’(配列番号150);アンチセンスプライマー:5’−GCCATCCATGACACCTATTCTA−3’(配列番号151);CtFATB−C、センスプライマー:5’−CCTCACTCTGGGACCAAGAAAT−3’(配列番号152);アンチセンスプライマー:5’−TTCTTGGGACATGTGACGTAGAA−3’(配列番号153)が含まれた。実施例1に記載されるように、PCR反応は、3重で行われた。
CtFATB gene expression profiles by real-time qPCR analysis As outlined in Example 1, gene expression profiles of three CtFATB genes were studied using real-time qPCR. Oligonucleotide primers were designed corresponding to each unique region of the three genes, including CtFATB-A, sense primer: 5'-AGAGATCATTGGAGATAGTAGAGTG-3 '(SEQ ID NO: 148); antisense primer: 5'- CCCATCAAGCACAATTTCTTCTTAG-3 ′ (SEQ ID NO: 149); CtFATB-B, sense primer: 5′-CTACACAATGCGACTCTGGTGCT-3 ′ (SEQ ID NO: 150); antisense primer: 5′-GCCATCCATGACACTATTTCTA-3 ′ (SEQ ID NO: 151); , Sense primer: 5'-CCTCACTCTGGGACCAAGAAAT-3 '(SEQ ID NO: 152); antisense primer: 5'-TTCTTG GACATGTGACGTAGAA-3 'is (SEQ ID NO: 153) were included. As described in Example 1, PCR reactions were performed in triplicate.

図9中に示されるように、CtFATB−Aは、試験された葉、根、および発育中の胚の3つの段階すべてにおいて、低い発現レベルを示した。CtFATB−Bは、葉および根において活性であったが、葉および根においてよりも発育中の胚においてより低い発現を示した。これは、この遺伝子がもしあったとしても、発育中の種子中の脂肪酸生合成において、小さい役割のみを果たし得ることを示唆した。対照的に、CtFATB−Cは、試験した組織すべてにわたって、特に、発育中の胚中において高い発現レベルを示した。これは、CtFATB−Cが、ベニバナ種子油中においてパルミチン酸の生成のためにFATBをコードする主要な遺伝子であったことを示した。これは、種子胚ライブラリー由来のわずかに1つのFATB cDNAクローン、すなわち、CtFATB−T12の回収と一致し、CtFATB−Cに対する配列と同一であった。これらのデータに基づいて、CtFATB−T12(CtFATB−C)由来の約300bpのDNA断片が、以下の実施例に記載されるように、ベニバナ種子中においてFATBの下方調節のためのhpRNA構築物の調製において使用される遺伝子配列として選択された。   As shown in FIG. 9, CtFATB-A showed low expression levels in all three stages of tested leaves, roots, and developing embryos. CtFATB-B was active in leaves and roots, but showed lower expression in developing embryos than in leaves and roots. This suggested that this gene, if any, could only play a minor role in fatty acid biosynthesis in developing seeds. In contrast, CtFATB-C showed high expression levels across all tissues tested, especially in the developing embryo. This indicated that CtFATB-C was the major gene encoding FATB for the production of palmitic acid in safflower seed oil. This was consistent with the recovery of only one FATB cDNA clone from the seed embryo library, namely CtFATB-T12, and was identical to the sequence for CtFATB-C. Based on these data, an approximately 300 bp DNA fragment from CtFATB-T12 (CtFATB-C) was used to prepare an hpRNA construct for downregulation of FATB in safflower seeds, as described in the Examples below. Selected as the gene sequence used in

実施例9:FAD6をコードするベニバナcDNAの単離および発現
ベニバナFAD6 cDNA配列の単離
ミクロソームおよび葉緑体膜脂質および種子貯蔵油に見出される、明確に異なる脂肪酸組成は、脂肪酸生合成を調節することによって、この組成を制御するように操作する複雑な代謝ネットワークの結果であり、いわゆる、原核生物および真核生物の経路の両方を通じて流動する。ミクロソームFAD2酵素は、細胞質中において、プラスチドからオレイン酸の輸出、およびCoAエステルへの変換後に、ERにおいて、オレイン酸塩をリノール酸塩に変換する際に重要な役割を有することは明らかである。葉緑体オメガ−6デサチュラーゼ(FAD6)はそれぞれ、ホスファチジルグリセロール、モノガラクトシルジアシルグリセロール、ジガラクトシルジアシルグリセロール、およびスルホギノボシルジアシルグリセロールを含むすべての16:1−または18:1−を含有する葉緑体膜脂質上で、16:1および18:1脂肪酸を16:2および18:2に不飽和化する酵素である。アラビドプシスfad6突然変異はそれぞれ、すべての葉緑体脂質上で、16:1および18:1の16:2および18:2への不飽和化において欠失していることが報告された(Browse et al.,1989)。fad6突然変異体が低温(5℃)で生育された場合、葉は退緑し、生育速度は、野生型と比較して、著しく減少した(Hugly and Somerville,1992)。FAD6をコードするcDNA配列は、初めに、Falcone et al.(1994)によってアラビドプシスから単離された。それ以来、FAD6およびFAD6遺伝子をコードするcDNAは、ブラシカナプス、ポルチュラカオレラセア、大豆、およびリシヌスコミュニスを含むいくつかの植物種から単離されている。
Example 9: Isolation and expression of safflower cDNA encoding FAD6
Isolation of safflower FAD6 cDNA sequence The distinctly different fatty acid composition found in microsomes and chloroplast membrane lipids and seed storage oils is a complex metabolism that manipulates this composition by regulating fatty acid biosynthesis. As a result of the network, it flows through both so-called prokaryotic and eukaryotic pathways. It is clear that the microsomal FAD2 enzyme has an important role in converting oleate to linoleate in the ER after export of oleate to oleate and conversion to CoA ester in the cytoplasm. Chloroplast omega-6 desaturase (FAD6) contains all 16: 1- or 18: 1-, including phosphatidylglycerol, monogalactosyldiacylglycerol, digalactosyldiacylglycerol, and sulfoginovosyldiacylglycerol, respectively. It is an enzyme that desaturates 16: 1 and 18: 1 fatty acids to 16: 2 and 18: 2 on chloroplast membrane lipids. The Arabidopsis fad6 mutation has been reported to be deleted on 16: 2 and 18: 2 desaturation of 16: 1 and 18: 1 on all chloroplast lipids, respectively (Browse et al. al., 1989). When the fad6 mutant was grown at a low temperature (5 ° C.), the leaves were bleached and the growth rate was markedly reduced compared to the wild type (Hugly and Somerville, 1992). The cDNA sequence encoding FAD6 was first described in Falcon et al. (1994) isolated from Arabidopsis. Since then, cDNAs encoding FAD6 and FAD6 genes have been isolated from several plant species including brush kanapus, portula caoleracea, soy, and lisinus communis.

ベニバナ由来のFAD6遺伝子によってコードされる葉緑体ω6デサチュラーゼをコードするcDNAクローンを単離するために、相同配列に対するCPGデータベースを、検索した。8つのEST配列、すなわち、EL378905、EL380564、EL383438、EL385474、EL389341、EL392036、EL393518、EL411275を特定し、808ntの単一コンティグ配列に組み立てた。この配列は、無傷5’末端を有したが、3’末端で不完全であった。その後、鋳型として、ベニバナ(SU)の発育中の種子から作製されたラムダcDNAライブラリーから抽出されたDNAを使用して、3’RACE PCR増幅を通じて、完全長cDNAを得た。PCR条件は、実施例2に記載される通りであった。ctFAD6−s2と表された単一オリゴプライマーは、このプライマーの配列がcDNAライブラリーのベクター中に存在したため、M13順方向プライマーと組み合わせた増幅反応において使用された。ctFAD6−s2プライマーの配列は、5’−CATTGAAGTCGGTATTGATATCTG−3’(配列番号154)であった。435アミノ酸の候補FAD6ポリペプチドをコードした1305bpのオープンリーディングフレームを有した1545bpのcDNAを得た。このポリペプチドは、他のクローン化した植物FAD6ポリペプチドと60〜74%のアミノ酸配列同一性を共有した。ベニバナFAD6配列と高等植物において特定された代表的なFAD6色素体Δ12デサチュラーゼとの間の系統発生関係を示す系統樹が、ベクターNTIによって形成された(図10)。   To isolate a cDNA clone encoding the chloroplast ω6 desaturase encoded by the safflower-derived FAD6 gene, the CPG database for homologous sequences was searched. Eight EST sequences, namely EL378905, EL380564, EL383438, EL385474, EL389341, EL392036, EL393518, EL411275, were identified and assembled into a single 808 nt contig sequence. This sequence had an intact 5 'end but was incomplete at the 3' end. Subsequently, full-length cDNA was obtained through 3'RACE PCR amplification using DNA extracted from a lambda cDNA library made from developing seeds of safflower (SU) as a template. PCR conditions were as described in Example 2. A single oligo primer designated ctFAD6-s2 was used in the amplification reaction in combination with the M13 forward primer because the sequence of this primer was present in the vector of the cDNA library. The sequence of the ctFAD6-s2 primer was 5'-CATTGAAGTCGGTATTGATATCTG-3 '(SEQ ID NO: 154). A 1545 bp cDNA with a 1305 bp open reading frame encoding a 435 amino acid candidate FAD6 polypeptide was obtained. This polypeptide shared 60-74% amino acid sequence identity with other cloned plant FAD6 polypeptides. A phylogenetic tree showing the phylogenetic relationship between the safflower FAD6 sequence and a representative FAD6 plastid Δ12 desaturase identified in higher plants was formed by the vector NTI (FIG. 10).

リアルタイムqPCR分析によるCtFAD6の発現プロファイル
CtFAD6の発現プロファイルは、Platinum SYBR Green qPCR SuperMix−UDG(Invitrogen)を使用して行われたリアルタイムRT−qPCRによって調べられ、実施例1に記載されるように、デフォルトパラメータを用いてABI 7900HT配列検出システム上で操作した。使用されたプライマーは、ctFAD6−S2:5’−CATTGAAGTCGGTATTGATATCTG−3’(配列番号155)およびctFAD6−a2:5’−GTTCCAACAATATCTTCCACCAGT−3’(配列番号156)であった。反応は、20ngの総RNA鋳型、800mMのそれぞれのプライマー、0.25μLの逆転写酵素、および5μLのワンステップRT−PCRマスターミックス試薬を含む10μLの全容積で3重で行われた。RTおよび増幅のための条件は、48℃で30分間、次いで、95℃で10分間、続いて、95℃で15秒間、および60℃で60秒間を40サイクルであった。参照遺伝子ベニバナCtkasIIの発現を使用して、FAD6発現レベルを正規化した。実施例1に記載されるように、計算を行った。
Expression profile of CtFAD6 by real-time qPCR analysis The expression profile of CtFAD6 was examined by real-time RT-qPCR performed using Platinum SYBR Green qPCR SuperMix-UDG (Invitrogen) and defaulted as described in Example 1 The parameters were used to operate on an ABI 7900HT sequence detection system. The primers used were ctFAD6-S2: 5′-CATTGAAGTCGGTATTGATATCTG-3 ′ (SEQ ID NO: 155) and ctFAD6-a2: 5′-GTTCCAACAATATCTTCCACCAGGT-3 ′ (SEQ ID NO: 156). The reaction was performed in triplicate in a total volume of 10 μL containing 20 ng total RNA template, 800 mM each primer, 0.25 μL reverse transcriptase, and 5 μL one-step RT-PCR master mix reagent. The conditions for RT and amplification were 48 ° C. for 30 minutes, then 95 ° C. for 10 minutes, followed by 40 cycles of 95 ° C. for 15 seconds and 60 ° C. for 60 seconds. Expression of the reference gene safflower CtkasII was used to normalize FAD6 expression levels. Calculations were performed as described in Example 1.

この分析は、CtFAD6が、葉、根、および発育中の胚の3つの連続的な段階において、比較的低いレベルで発現されたことを示した。発育中の種子中において観察された低い発現レベルは、FAD6が種子中のオレイン酸塩の不飽和化において、比較的に小さい役割を有し得るという考えと一致した。   This analysis indicated that CtFAD6 was expressed at relatively low levels in three successive stages of leaves, roots, and developing embryos. The low expression levels observed in developing seeds were consistent with the idea that FAD6 may have a relatively small role in desaturation of oleate in seeds.

実施例10.ベニバナにおける脂肪酸生合成遺伝子をサイレンシングするための遺伝的構築物の設計および調製
ヘアピンRNA(hpRNA)は、植物における遺伝子発現を減少させるために広く使用されている一種のRNA分子である。ヘアピンRNAは、一般に、植物細胞において、サイレンシングされる遺伝子に由来する逆方向反復の配列を含むDNA構築物から転写される。hpRNA転写物は、それによって、ハイブリダイズして、ループ配列によって結合される二本鎖RNA(dsRNA)領域を形成する相補的センスおよびアンチセンス配列を有する。そのようなdsRNA構造は、植物細胞において、内因性サイレンシング機構によって処理されて、配列において活性が減少される遺伝子に対応する約21〜24のヌクレオチドの小RNA分子を形成する。これらの小RNAは、対象となる遺伝子を特異的にサイレンシングする内因性タンパク質で複合体を形成することができる。そのようなサイレンシングは、標的遺伝子部分のDNAメチル化によって媒介される転写レベルで、標的mRNAの分解による転写後のレベルで、またはそのmRNAに結合し、その翻訳を阻害し、それによって遺伝子によってコードされるタンパク質合成を減少させることによって生じ得る。hpRNAが遺伝子ファミリーのメンバー間で共通の配列を含む場合、hpRNAは、配列を有するこれらの遺伝子のそれぞれにサイレンシングし得る。
Example 10 Design and preparation of genetic constructs for silencing fatty acid biosynthetic genes in safflower Hairpin RNA (hpRNA) is a type of RNA molecule that is widely used to reduce gene expression in plants. Hairpin RNA is generally transcribed in a plant cell from a DNA construct containing an inverted repeat sequence derived from the gene to be silenced. The hpRNA transcript thereby has complementary sense and antisense sequences that hybridize to form a double stranded RNA (dsRNA) region joined by a loop sequence. Such dsRNA structures are processed in plant cells by an endogenous silencing mechanism to form small RNA molecules of about 21-24 nucleotides corresponding to genes whose activity is reduced in sequence. These small RNAs can form complexes with endogenous proteins that specifically silence the gene of interest. Such silencing is at the transcriptional level mediated by DNA methylation of the target gene portion, at the post-transcriptional level due to degradation of the target mRNA, or binds to that mRNA, inhibits its translation, and thereby by the gene. This can occur by reducing the encoded protein synthesis. If the hpRNA contains a sequence that is common among members of the gene family, the hpRNA can be silenced to each of these genes having the sequence.

ベニバナは、本明細書で記載されるように特定される少なくとも11のメンバーを有する大ファミリーのFAD2遺伝子(実施例2〜6)を有する。ベニバナはまた、特定される少なくとも3つのメンバーを有するFATBポリペプチドをコードする複数の遺伝子(実施例8)、および少なくとも1つのFAD6遺伝子(実施例9)も有する。実際には、上述の実験は、ベニバナにおいて遺伝子ファミリーのすべてのメンバーを特定しなかった可能性がある。FAD2およびFATB遺伝子ファミリーのどのメンバーがベニバナ種子油中において見出されるリノール酸または飽和脂肪酸、特に、パルミチン酸の生合成に関与したか、ならびにFAD6も関与したかどうかを判定するために、いくつかの遺伝的構築物がベニバナ内でhpRNA分子を発現させ、FAD2、FATB、およびFAD6遺伝子の様々な組み合わせをサイレンシングした。これらのhpRNA構築物のそれぞれは、油合成期間中、発育中のベニバナ種子内で特異的に発現されるように設計された。これは、外来プロモーターまたは構築物を発現するためにベニバナから単離されたプロモーターのいずれかを使用することによって行われ、これらは、植物形質転換によってベニバナ中に導入された。   Safflowers have a large family of FAD2 genes (Examples 2-6) with at least 11 members identified as described herein. The safflower also has multiple genes (Example 8) that encode a FATB polypeptide with at least three members identified, and at least one FAD6 gene (Example 9). In fact, the above experiments may not have identified all members of the gene family in safflower. To determine which members of the FAD2 and FATB gene families were involved in the biosynthesis of linoleic or saturated fatty acids found in safflower seed oil, particularly palmitic acid, and whether FAD6 was also involved, Genetic constructs expressed hpRNA molecules in safflower and silenced various combinations of FAD2, FATB, and FAD6 genes. Each of these hpRNA constructs was designed to be specifically expressed in developing safflower seeds during oil synthesis. This was done by using either a foreign promoter or a promoter isolated from safflower to express the construct, which was introduced into safflower by plant transformation.

pCW600の構築
植物バイナリー発現ベクターが、種子内の導入遺伝子の発現のために設計され、アラビドプシスOlesoin1遺伝子(TAIRウェブサイト遺伝子の注釈At4g25140)のプロモーター(配列番号52)を使用した。単離されたプロモーターは、1192bpの長さであり、アクセッション番号NC003075.7のヌクレオチド12899298から開始したが、1198bpの配列内で、通常の制限消化配列を避け、後続のクローニングステップを支援するために、6bpを削除した。AtOleosinプロモーターは、以前、ベニバナおよびブラシカ種における導入遺伝子の強力な種子特異的発現に使用されていた(Nykiforuk et al.,1995、Vanrooijen and Moloney,1995)。このプロモーターは、プロモーター断片の両末端に結合したコード領域の強力な種子特異的発現を誘導する双方向性プロモーターである可能性が高かった。アラビドプシスオレオシンプロモーターは、双機能性を有することを特徴とするブラシカナプスオレオシンプロモーターと特徴を共有する(Sadanandom et al.,1996)。このプロモーターは、化学的に合成され、pGEMT−EasyおよびKlenow断片酵素充填反応によって平滑化されたプロモーターを含むEcoRI断片にクローン化され、pCW265(Belide et al.,2011)のKlenowによって平滑化されたHindIII部位に連結し、pCW600(AtOleosinP::空)を生成した。このベクターは、ハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ(HPT)をコードする選択可能なマーカー遺伝子を有し、それによって、形質転換プロセス中、組織培養中のハイグロマイシン(hygomycin)への耐性のための選択を可能にした。また、このベクターには、紫外線照射下で、蛍光による形質転換した細胞または組織の選択を可能にした35S::GFP遺伝子が含まれた。AtOleosinプロモーターを挿入することによって、このベクターは、複数のクローニング部位に位置しているプロモーターの下流およびnosポリアデニル化シグナル(nos3’)の上流に挿入され得る対象となるコード領域の発現のために設計された。このベクターは、以下に記載される構築物pCW602およびpCW603の骨格ベクターとして作用した。
Construction of pCW600 A plant binary expression vector was designed for the expression of the transgene in seeds and used the promoter (SEQ ID NO: 52) of the Arabidopsis Olesoin1 gene (TAIR website gene annotation At4g25140). The isolated promoter is 1192 bp long and started at nucleotide 12899298 with accession number NC003075.7, but within the 1198 bp sequence to avoid normal restriction digestion sequences and to assist in subsequent cloning steps. 6 bp was deleted. The AtOleosin promoter was previously used for strong seed-specific expression of transgenes in safflower and Brassica species (Nykiforuk et al., 1995, Vanrouijen and Moloney, 1995). This promoter was likely a bidirectional promoter that induces strong seed-specific expression of the coding region bound to both ends of the promoter fragment. The Arabidopsis oleosin promoter shares characteristics with the brush kanapus oleosin promoter, which is characterized by having bifunctionality (Sanadanom et al., 1996). This promoter was cloned into an EcoRI fragment containing a promoter that was chemically synthesized and blunted by pGEMT-Easy and Klenow fragment enzyme packing reactions and blunted by Klenow of pCW265 (Belide et al., 2011). Ligation to the HindIII site generated pCW600 (AtOleosinP :: empty). This vector has a selectable marker gene encoding hygromycin phosphotransferase (HPT), thereby allowing selection for resistance to hygromycin in tissue culture during the transformation process. did. This vector also contained a 35S :: GFP gene that allowed selection of fluorescently transformed cells or tissues under UV irradiation. By inserting the AtOleosin promoter, this vector is designed for the expression of a coding region of interest that can be inserted downstream of a promoter located at multiple cloning sites and upstream of a nos polyadenylation signal (nos 3 ′). It was done. This vector served as the backbone vector for the constructs pCW602 and pCW603 described below.

pXZP410の構築
亜麻リニンプロモーター(米国特許第US7,642,346号)(配列番号53)が、NotI−XhoI断片として、バイナリーベクターpT7−HELLSGATE12(Wesley et al.,2001)に挿入され、GatewayサイレンシングバイナリーベクターpXZP410を生成した。ベクターpXZP410は、組織培養中、カナマイシンへの耐性を付与した選択可能なマーカー遺伝子を有し、リニンプロモーターの制御下でヘアピンRNA構築物の種子特異的発現を可能にした。このベクターは、プロモーターに対して、1つはセンス方向に、もう1つはアンチセンス方向にある2つのイントロンを有し、イントロンに隣接するAttL1およびAttL2組み換え部位を有した。
Construction of pXZP410 Flax linin promoter (US Pat. No. 7,642,346) (SEQ ID NO: 53) was inserted as NotI-XhoI fragment into binary vector pT7-HELLSGATE12 (Wesley et al., 2001) for Gateway silencing The binary vector pXZP410 was generated. Vector pXZP410 has a selectable marker gene that confers resistance to kanamycin in tissue culture, allowing seed-specific expression of the hairpin RNA construct under the control of the linin promoter. This vector had two introns, one in the sense orientation and one in the antisense orientation, relative to the promoter, and had AttL1 and AttL2 recombination sites adjacent to the intron.

pXZP410からのサイレンシング構築物を作製するために、サイレンシングされるGateway侵入ベクター中の標的遺伝子からの2コピーの配列をベクターに挿入し、互いに対して逆方向で、2つのイントロンのうちの1つは、5’で挿入し、もう1つは、3’で挿入して、逆方向反復を形成した。組み換え部位は、前述されるように、Gatewayリコンビナーゼクローニングシステム(Invitrogen,Carlsbad,USA)を使用することによって、2コピーの挿入を容易に可能にした(Wesley et al.,2001)。このベクターpXZP410は、下述のように、pCW631およびpCW632を生成するための骨格ベクターとして使用された。   To create a silencing construct from pXZP410, two copies of the sequence from the target gene in the Gateway invasion vector to be silenced are inserted into the vector and one of two introns in the opposite orientation relative to each other. Was inserted 5 'and the other was inserted 3' to form inverted repeats. The recombination site, as described above, facilitated the insertion of two copies by using the Gateway recombinase cloning system (Invitrogen, Carlsbad, USA) (Wesley et al., 2001). This vector pXZP410 was used as the backbone vector to generate pCW631 and pCW632 as described below.

pCW571の構築
CtFATB−3 cDNAのヌクレオチド485〜784に対応するベニバナ遺伝子CtFATB−3の領域と同一である300bpの配列(配列番号50)が、化学的に合成され、製造業者の取扱説明書に従って、pENTR/D topo(Invitrogen)中に挿入され、pCW569と表されたGateway侵入クローンを生成した。ヌクレオチド427〜1182に対応するCtFAD2−2のcDNAの756bpの断片(配列番号49)は、合成され、発育中のベニバナ種子から単離されたRNAからのRT−PCRによって増幅された。このプライマーはそれぞれ、D28−PstI−5(5’−CCTGCAGGTACCAATGGCTCGACGACACTG−3’)(配列番号157)およびD28−AscI−3(5’−CGGCGCGCCTTCACCTCCTCATCTTTATCC−3’)(配列番号158)であった。プライマーは、5’PstIおよび3’AscI制限酵素部位を含み、それによって、増幅された断片をpCW569の対応する部位中に挿入することができ、pCW570を生成した。このベクターは、組み換え部位AttL1およびAttL2によって隣接された1080bpの断片として、CtFATBおよびCtFAD2−2遺伝子からの融合領域を含んだ。ついで、2コピーのこのFATB−FAD2−2断片が、pXZP410中に挿入され、供給者の取扱説明書に従ってLRクロナーゼ(Invitrogen,Carlsbad,USA)を使用して、2番目のコピーを1番目のコピーに挿入した。得られたプラスミドpCW571は、種子中においてCtFATBおよびCtFAD2−2遺伝子の発現を減少させるためにhpRNAを生成するために、種子特異的な方法で逆方向反復領域を転写するための亜麻リニンプロモーターを有した。
Construction of pCW571 A 300 bp sequence (SEQ ID NO: 50) identical to the region of the safflower gene CtFATB-3 corresponding to nucleotides 485-784 of the CtFATB-3 cDNA was chemically synthesized and according to the manufacturer's instructions, A Gateway invading clone was generated which was inserted into pENTR / D topo (Invitrogen) and designated pCW569. A 756 bp fragment of the CtFAD2-2 cDNA corresponding to nucleotides 427-1182 (SEQ ID NO: 49) was synthesized and amplified by RT-PCR from RNA isolated from developing safflower seeds. The primers were D28-PstI-5 (5′-CCTGCAGGTACCAATGGCTCGACGACACTG-3 ′) (SEQ ID NO: 157) and D28-AscI-3 (5′-CGGCCGCGCTTCACCCTCCCTCATTTTTCC-3 ′) (SEQ ID NO: 158), respectively. The primer contained 5 'PstI and 3' AscI restriction enzyme sites so that the amplified fragment could be inserted into the corresponding site of pCW569, generating pCW570. This vector contained the fusion region from the CtFATB and CtFAD2-2 genes as a 1080 bp fragment flanked by recombination sites AttL1 and AttL2. Two copies of this FATB-FAD2-2 fragment were then inserted into pXZP410 and the second copy was used as the first copy using LR clonase (Invitrogen, Carlsbad, USA) according to the supplier's instructions. Inserted into. The resulting plasmid, pCW571, has a flax linin promoter to transcribe the inverted repeat region in a seed-specific manner to generate hpRNA to reduce the expression of CtFATB and CtFAD2-2 genes in the seed. did.

pCW603の構築
2つの介在するイントロンとともに逆方向反復のCtFATB−CtFAD2−2断片を含むpCW571からのDNA断片は、SpeIで切断され、DNAポリメラーゼのKlenow I断片を使用して平滑化され、pCW600のEcoRV部位に連結されて、pCW603を生成した。この構築物pCW603は、ベニバナの種子中において、AtOleosinプロモーターの制御下でhpRNAを発現し、CtFATBおよびCtFAD2−2の発現を減少させることができた。
Construction of pCW603 A DNA fragment from pCW571 containing an inverted repeat CtFATB-CtFAD2-2 fragment with two intervening introns was cut with SpeI, blunted using the Klenow I fragment of DNA polymerase, and the EcoRV of pCW600. Ligated to the site, pCW603 was generated. This construct, pCW603, was able to express hpRNA under the control of the AtOleosin promoter and reduce the expression of CtFATB and CtFAD2-2 in safflower seeds.

pCW581の構築
pCW571に関しては、CtFAD6のcDNAのヌクレオチド451〜750に対応するCtFAD6の290bpの断片およびCtFATBの300bpの断片から作製されるDNAの590bpの断片(配列番号51)が、化学的に合成され、pENTR/D topo中に挿入されて、pCW579を生成した。pCW570に関して上述のように、CtFAD2−2の780bpの断片は、pCW579のAscI部位中にクローン化されて、pCW580を生成した。この構築物は、隣接する組み換え部位AttL1およびAttL2とともに、1370bpのDNA断片として、CtFATB、CtFAD6、およびCtFAD2−2遺伝子の順番で結合された配列を含む侵入クローンベクターであった。次いで、2コピーのこのFATB−FAD6−FAD2−2断片が、LRクロナーゼを使用して、逆方向反復としてpXZP410中に挿入され、pCW581を生成した。この構築物pCW581は、逆方向反復に作動可能に連結された亜麻リニンプロモーターを有するバイナリーベクターであり、発育中のベニバナ種子の転写時に、細胞は、CtFATB、CtFAD6、およびCtFAD2−2遺伝子の発現を減少させるためにhpRNAを発現することができた。
Construction of pCW581 For pCW571, a 290 bp fragment of DNA (SEQ ID NO: 51) made from a 290 bp fragment of CtFAD6 and a 300 bp fragment of CtFATB corresponding to nucleotides 451-750 of the cDNA of CtFAD6 was chemically synthesized. Inserted into pENTR / D topo to generate pCW579. As described above for pCW570, a 780 bp fragment of CtFAD2-2 was cloned into the AscI site of pCW579 to generate pCW580. This construct was an invading clone vector containing sequences joined in the order of the CtFATB, CtFAD6, and CtFAD2-2 genes as a 1370 bp DNA fragment with adjacent recombination sites AttL1 and AttL2. Two copies of this FATB-FAD6-FAD2-2 fragment were then inserted into pXZP410 as inverted repeats using LR clonase to generate pCW581. This construct, pCW581, is a binary vector with a flax linin promoter operably linked to inverted repeats, and during transcription of developing safflower seeds, cells reduce the expression of CtFATB, CtFAD6, and CtFAD2-2 genes In order to express hpRNA.

pCW602の構築
2つの介在するイントロンとともに、逆方向反復の結合されたCtFATB−CtFAD6−CtFAD2−2領域を含むDNA断片は、pCW571から酵素的にNot1で切断され、Klenow I断片を使用して平滑化され、次いで、pCW600のEcoRV部位に連結されて、pCW602を生成した。リニンプロモーターを用いることを除いては同じ設計および遺伝子断片を有したpCW581とは対照的に、pCW602は、AtOleosinプロモーターの制御下でCtFATB−CtFAD6−CtFAD2−2配列を有した。
Construction of pCW602 A DNA fragment containing the inverted repeat coupled CtFATB-CtFAD6-CtFAD2-2 region with two intervening introns is enzymatically cleaved from pCW571 with Not1 and blunted using the Klenow I fragment And then ligated to the EcoRV site of pCW600 to generate pCW602. In contrast to pCW581, which had the same design and gene fragment except that the linin promoter was used, pCW602 had a CtFATB-CtFAD6-CtFAD2-2 sequence under the control of the AtOleosin promoter.

pCW631およびpCW632の構築
リニンプロモーターは、種子中においてhpRNAを発現するのに有用であったが、pCW571およびpCW581はともに、カナマイシン耐性を付与した選択可能なマーカーを有した。予備のベニバナ形質転換実験において、外植体がカナマイシンに十分に影響を受けなかったことを観察した。したがって、pCW571およびpCW581のカナマイシン耐性カセットは、選択可能なマーカー遺伝子としてハイグロマイシン耐性カセットに置き換えられた。enCUPプロモーター:ハイグロマイシン:nos3’ポリアデニル化領域からなるハイグロマイシン耐性遺伝子は、pCW265からSpeI−AvrII制限消化で切断され、pCW571およびpCW581において、カナマイシン耐性カセットを置き換えるために使用されて、それぞれ、pCW631および632を生成した。
Construction of pCW631 and pCW632 The linin promoter was useful for expressing hpRNA in seeds, but both pCW571 and pCW581 had selectable markers conferring kanamycin resistance. In preliminary safflower transformation experiments, we observed that explants were not fully affected by kanamycin. Therefore, the kanamycin resistance cassette of pCW571 and pCW581 was replaced with a hygromycin resistance cassette as a selectable marker gene. The hygromycin resistance gene consisting of the enCUP promoter: hygromycin: nos3 ′ polyadenylation region was cleaved from pCW265 with SpeI-AvrII restriction digests and used in pCW571 and pCW581 to replace the kanamycin resistance cassette, respectively, pCW631 and 632 was produced.

要約すると、ベニバナ形質転換のこの第1のセットに使用された構築物は、以下の主要要素を含んだ。

ベクター プロモーター 逆方向反復での遺伝子断片
pCW631 リニン CtFAD2-2およびCtFATB
pCW632 リニン CtFAD2-2、CtFAD6、およびCtFATB
pCW602 AtOleosin CtFAD2-2、CtFAD6、およびCtFATB
pCW603 AtOleosin CtFAD2-2およびCtFATB
In summary, the construct used for this first set of safflower transformation included the following major elements:

Gene fragments with vector promoter inverted repeats
pCW631 Linine CtFAD2-2 and CtFATB
pCW632 Linine CtFAD2-2, CtFAD6, and CtFATB
pCW602 AtOleosin CtFAD2-2, CtFAD6, and CtFATB
pCW603 AtOleosin CtFAD2-2 and CtFATB

これらの構築物は、アグロバクテリウム株AGL1中に導入され、実施例1に記載されるように、ベニバナを形質転換するために使用され、以下の通りの結果を得た。   These constructs were introduced into Agrobacterium strain AGL1 and used to transform safflower as described in Example 1 with the following results.

実施例11.遺伝子サイレンシング構築物によるベニバナの形質転換
遺伝的構築体は、接木を使用して再生された芽を救助するアグロバクテリウムによる方法を使用して、ベニバナ変種S317の切除された子葉および胚軸を形質転換するために使用された(Belide et al.,2011)。非形質転換台木(以下、T植物と称される)上に生育している30を超える独立して形質転換された芽は、ベクターpCW603に対して再生され、実施例1に記載されるように、成熟するまで生育させた。Tベニバナ若枝におけるT−DNAの組み込みは、Belide et al.(2011)によって記載されるように、T−DNAベクターに特異的なプライマーを使用するPCRによって確認された。特定の形質転換に使用されるT−DNAを欠いていることが見出され、組織培養中の再生中、ハイグロマイシン選択からの「エスケープ」であると推定されるほとんどの植物が廃棄された。しかしながら、一部は、形質転換された植物との比較のための「ヌル」植物または陰性対照として維持された。これらの対照植物は、組織培養中において形質転換された材料と同じ条件、接木、および温室条件下で処理された。
Example 11 Transformation of safflower with gene silencing constructs The genetic construct transformed the safflower varieties S317 excised cotyledons and hypocotyls using an Agrobacterium method to rescue buds regenerated using grafts. Used to convert (Belide et al., 2011). Non-transformed rootstock (hereinafter, T 0 termed plants) Separate shoots transformed with more than 30 that are growing on may be played to the vector PCW603, described in Example 1 So as to mature. Integration of T-DNA in T 0 safflower shoots is described in Belide et al. (2011) as confirmed by PCR using primers specific for the T-DNA vector. Most plants that were found to lack the T-DNA used for specific transformations and were supposed to be “escapes” from hygromycin selection were discarded during regeneration in tissue culture. However, some were maintained as “null” plants or negative controls for comparison with transformed plants. These control plants were treated under the same conditions, grafting, and greenhouse conditions as the material transformed in tissue culture.

実施例12.トランスジェニックベニバナの種子油の脂肪酸組成の分析
脂肪酸分析が、以下の通りに、形質転換されたベニバナ植物から得られた個々のT種子において行われた。S317遺伝的背景において、pCW603で形質転換された30の個々のT植物が、温室中で生育され、自家受精して、種子を生成した。それぞれのT植物からの単一の種子の頭部から10個もの成熟種子が、実施例1に記載されるように、GC分析を使用して、脂質組成について分析された。pCW603で形質転換されたベニバナS317の種子からの脂肪酸組成分析の結果を表13中に要約する。それぞれの形質転換したTベニバナ植物が、T−DNAに対してヘテロ接合であり、そのため、T種子の分離集団を生じることが予測されたため、それぞれの植物からの5〜10個の種子の分析が、いくつかのヌル(分離個体)の種子を含み得ることが予測された。そのようなヌル分離個体の種子は、同じ植物からの形質転換された種子と同じ種子頭部内で生育し、発育したため、この実験において良好な陰性対照であった。表13中のデータから見られ得るように、(全脂肪酸含量の重量%として)87%を超えるオレイン酸のレベルが、30の生成された株のうちの6つの独立した株(株9、12、14、20、34、および36)において観察された。多くの形質転換された種子は、87〜91.7%の範囲のオレイン酸含量を有し、2.15〜5.9%のリノール酸レベルおよび2.32〜3.45%のパルミチン酸レベルを有した。種子中の他の脂肪酸レベルは、非形質転換対照とは有意に異ならなかった。pCW603で形質転換されたTベニバナ種子において観察された最大のオレイン酸含量が、91.7%であったのに対して、非形質転換S317対照種子およびヌル分離個体の種子では、約77%であった。とりわけ、種子脂質はまた、16:0のレベルで有意に減少し、4.5%から2.3%まで下がって減少した。TLCプレート上で精製される場合、種子油のTAG画分の脂肪酸のプロファイルは、種子から抽出された総脂質のものとは有意に異ならなかった。
Example 12 Analysis fatty acid analysis of the fatty acid composition of seed oil of the transgenic safflower is as follows, were made in individual T 1 seeds obtained from safflower plants that have been transformed. In S317 genetic background, 30 of each T 0 plants transformed with pCW603 is, are grown in the greenhouse, and self-fertilized to produce seeds. As many as 10 mature seeds from the head of a single seed from each T 0 plant were analyzed for lipid composition using GC analysis as described in Example 1. The results of fatty acid composition analysis from safflower S317 seeds transformed with pCW603 are summarized in Table 13. T 0 safflower plants each transformation is a heterozygous for T-DNA, therefore, because it was expected to produce T 1 seeds segregating population, 5 to 10 seeds from each plant It was predicted that the analysis could include several null seeds. The seeds of such null segregants were good negative controls in this experiment because they grew and developed in the same seed head as transformed seeds from the same plant. As can be seen from the data in Table 13, the level of oleic acid above 87% (as weight% of total fatty acid content) was increased to 6 independent strains (strains 9, 12) out of 30 produced strains. , 14, 20, 34, and 36). Many transformed seeds have an oleic acid content ranging from 87-91.7%, a linoleic acid level of 2.15 to 5.9% and a palmitic acid level of 2.32 to 3.45% Had. Other fatty acid levels in seeds were not significantly different from non-transformed controls. The maximum oleic acid content observed in T 1 safflower seeds transformed with pCW603 was 91.7%, compared to about 77% in non-transformed S317 control seeds and null isolate seeds. Met. Notably, seed lipids also decreased significantly at the 16: 0 level, decreasing from 4.5% to 2.3%. When purified on TLC plates, the fatty acid profile of the TAG fraction of seed oil was not significantly different from that of total lipids extracted from seeds.

2つの測定基準が、ベニバナ種子油中において最も重要な脂肪酸を占めるベニバナ種子の全脂肪酸組成に基づいて計算された。これらは、オレイン酸不飽和率(ODP)およびパルミチン酸+リノール酸対オレイン酸の比率(PLO)であった。これらは、それぞれの種子について計算され、このデータを表13中に示す。野生型種子(S317、非形質転換)およびヌル分離個体は、約0.1500のODP比および約0.2830のPLO値を有した。pCW603由来のT−DNAで形質転換された種子は、ODPおよびPLO値の有意な減少を示した。6つの独立した事象から生じた13個の種子は、0.1未満のPLO値および0.06未満のODPを有した。1つの形質転換された株は、0.0229のODPおよび0.0514のPLOを有した。   Two metrics were calculated based on the total fatty acid composition of safflower seeds that accounted for the most important fatty acids in safflower seed oil. These were the oleic acid unsaturation (ODP) and the ratio of palmitic acid + linoleic acid to oleic acid (PLO). These are calculated for each seed and this data is shown in Table 13. Wild type seeds (S317, non-transformed) and null segregants had an ODP ratio of about 0.1500 and a PLO value of about 0.2830. Seeds transformed with T-DNA from pCW603 showed a significant decrease in ODP and PLO values. Thirteen seeds resulting from six independent events had PLO values less than 0.1 and ODPs less than 0.06. One transformed strain had 0.0229 ODP and 0.0514 PLO.

1つのエリート株の成熟した個々の単一種子、pCW603の株9で形質転換されたS317、および非形質転換親S317を、LC−MSの脂質全代謝物の分析に供した。これらの分析は、AtOleosinp:CtFATB−CtFAD2−2 RNAiヘアピン構築物で形質転換された種子由来の油が、TAGおよびDAG組成を劇的に変化させたことを明らかに示した(図11および12)。TAG(54:3)のレベルの明らかな増加およびTAG(54:5)の減少があり、これらはそれぞれ、主に、18:1/18:1/18:1−TAG(トリオレイン)および18:1/18:2/18:2−TAGであった。LC−MSによって分析された種子のうち、TAG中のトリオレイン(=54:3)含量は、RNAiサイレンシング株由来の種子に対して最高のオレイン酸レベル(90%超、表14)で64.6%(モル%)と同量であり、それに対して、非形質転換(S−317)親は、47%〜53%の範囲のトリオレインレベルを有した。2番目に豊富なオレイン酸塩を含有するTAGは、18:0/18:1/18:1であり、その後に、18:1/18:1/18:2が続いた。また、これらのベニバナ油の間で最も明らかな違いは、DAG脂質クラスにおいて見られ得た。DAG(36:1)レベルは、親種子と比較して、形質転換された種子由来の種子油で2倍であったが、DAG(36:4)は、最大10%減少した。DAG(36.1)は、主に、18:0/18:1−DAGであり、DAG(36:4)は、18:2/18:2−DAG(ジリノール酸塩)である。全TAGのレベルが、全DAGよりも約100倍高かったため、種子脂質中のDAGは、わずかに微量な成分であった(表15)。   One elite strain of mature individual single seed, S317 transformed with strain 9 of pCW603, and untransformed parent S317 were subjected to analysis of lipid total metabolites in LC-MS. These analyzes clearly showed that oil from seeds transformed with the AtOleosinp: CtFATB-CtFAD2-2 RNAi hairpin construct dramatically changed TAG and DAG composition (FIGS. 11 and 12). There is a clear increase in the level of TAG (54: 3) and a decrease in TAG (54: 5), which are mainly 18: 1/18: 1/18: 1-TAG (triolein) and 18 respectively. : 1/18: 2/18: 2-TAG. Of the seeds analyzed by LC-MS, the triolein (= 54: 3) content in TAG was 64 at the highest oleic acid level (over 90%, Table 14) relative to seeds from RNAi silencing lines. Equivalent to .6% (mol%), whereas non-transformed (S-317) parents had triolein levels ranging from 47% to 53%. The TAG containing the second most abundant oleate was 18: 0/18: 1/18: 1 followed by 18: 1/18: 1/18: 2. Also, the most obvious differences between these safflower oils could be seen in the DAG lipid class. DAG (36: 1) levels were doubled with seed oil from transformed seeds compared to the parent seed, but DAG (36: 4) was reduced by up to 10%. DAG (36.1) is mainly 18: 0/18: 1-DAG, and DAG (36: 4) is 18: 2/18: 2-DAG (dilinoleate). Since the level of total TAG was about 100 times higher than total DAG, DAG in seed lipids was a slight component (Table 15).

トランスジェニック植物の生育および形態
pCW603由来のT−DNAを含有するTベニバナ形質転換細胞は、T−DNAに対して分離したT種子を生成し、一組のホモ接合体、ヘテロ接合体、およびヌル分離個体を得た。これらのサブ集団の比は、メンデル遺伝学により期待されるように、T植物におけるT−DNA挿入事象の数および連結に応じて異なった。したがって、それぞれのT植物由来のT種子が、独立して分析された。個々の種子からの脂質プロファイルの分析は、単一種子頭部がヌルおよびトランスジェニック事象の両方を含んだことを明らかに示した。

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T 0 Safflower transformed cells containing T-DNA of the growth and morphology from pCW603 transgenic plants, generates a T 1 seeds separated from the T-DNA, a set of homozygotes, heterozygotes And null isolates were obtained. The ratio of these sub-populations, as would be expected by Mendelian genetics, different according to the number and connection of the T-DNA insertion events in T 0 plants. Therefore, T 1 seeds from each T 0 plant were analyzed independently. Analysis of lipid profiles from individual seeds clearly showed that a single seed head contained both null and transgenic events.
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一部のトランスジェニック株由来の種子が、植物形態および生育速度を観察するために、温室中での制御条件下で(温度、土壌、最適な散水および施肥であるが、天然光下で)生育された。形質転換されたT植物とそれらのヌル分離個体の同胞種との間で表現型の違いは、観察されなかった。形質転換された種子は、非形質転換種子と同じ速度で発芽し、同じ早期実生の成長速度(成長力)を有する実生を得た。植え付けらた種子のすべてが土着し、十分に施肥された植物に生育した。DNAは、T世代の個々の植物からの本葉の先端から調製され、PCR分析が、ヌルおよびトランスジェニック植物の比率を決定するために行われた。予想通りに、ヌル分離個体が特定された。 Seeds from some transgenic lines grow under controlled conditions in the greenhouse (temperature, soil, optimal watering and fertilization but under natural light) to observe plant morphology and growth rate It was done. No phenotypic differences were observed between the transformed T 1 plants and their sibling siblings. The transformed seeds germinated at the same rate as the non-transformed seeds to obtain seedlings having the same early seedling growth rate (growth potential). All planted seeds were indigenous and grew into fully fertilized plants. DNA is prepared from the tips of the leaves from the T 1 generation of individual plants, PCR analysis was performed to determine the null and ratios of the transgenic plants. As expected, a null segregant was identified.

この表現型分析は、pCW603のT−DNAで形質転換され、導入遺伝子を発現するベニバナ植物がヌル分離個体と比較して、いかなる有害作用も被らなかったことを示した。   This phenotypic analysis showed that safflower plants transformed with pCW603 T-DNA and expressing the transgene did not suffer any adverse effects compared to null segregants.

T2世代のベニバナ種子を、油組成について試験した。高いレベルのオレイン酸を有するいくつかの植物由来の種子(表13)は、第二世代の種子(T2種子)を生成する成熟植物に生育した。これらの種子は、成熟したとき、収穫され、それらの油の脂肪酸組成について分析された。このデータを表16中に示す。T1種子は、オレイン酸が最大約92%を示したが、T2種子は、オレイン酸が94.6%に達した。T1世代に対してT2世代で観察された増加は、導入遺伝子のホモ接合性によるものであり得るか、または単に多数の株が分析されたためであり得る。   T2 generation safflower seeds were tested for oil composition. Some plant-derived seeds (Table 13) with high levels of oleic acid grew into mature plants producing second generation seeds (T2 seeds). These seeds were harvested when matured and analyzed for the fatty acid composition of their oil. This data is shown in Table 16. T1 seeds showed a maximum of about 92% oleic acid, while T2 seeds reached 94.6% oleic acid. The increase observed in the T2 generation relative to the T1 generation can be due to the homozygosity of the transgene or simply because a large number of strains have been analyzed.

サザンブロットハイブリダイゼーション分析が、それぞれの形質転換された株においてT−DNA挿入数を決定するために使用され、単一のT−DNA挿入を有する株が選択される。T2種子の油含量は、同じ遺伝的背景の制御された非形質転換種子において、同じ条件下で生育したものとあまり有意差がない。   Southern blot hybridization analysis is used to determine the number of T-DNA insertions in each transformed strain, and strains with a single T-DNA insertion are selected. The oil content of T2 seeds is not significantly different from those grown under the same conditions in controlled non-transformed seeds of the same genetic background.

pCW631由来のT−DNAで形質転換されたベニバナ種子の分析
pCW631で形質転換されたベニバナ変種S−317のT1種子が、それらの脂肪酸組成について同様に分析された。表17は、これらの種子についてのデータならびにODPおよびPLOの測定基準を示す。これらの種子の脂質中のオレイン酸含量は、最大94.19%であった。最高レベルのオレイン酸を有する種子TS631−01 T1(21)のパルミチン酸含量は2.43%であり、ODPは0.0203であり、PLOは0.0423であった。これらの分析は、S−317遺伝的背景のベニバナに形質転換された場合、pCW603の構築物であるpCW631のヘアピンRNA構築物が、一般に、より高いオレイン酸レベルを生成したことを示した。この観察は、pCW631で使用されたリニンプロモーターが、pCW603に使用されたAtOleosinプロモーターと比較して、より強力なもしくはより良好な発現の時期、または両方の組み合わせを有するヘアピンRNAを発現したことを示した。
Analysis of safflower seeds transformed with T-DNA from pCW631 T1 seeds of safflower varieties S-317 transformed with pCW631 were similarly analyzed for their fatty acid composition. Table 17 shows the data for these seeds and the ODP and PLO metrics. The oleic acid content in the lipids of these seeds was a maximum of 94.19%. Seed TS631-01 T1 (21) with the highest level of oleic acid had a palmitic acid content of 2.43%, an ODP of 0.0203, and a PLO of 0.0423. These analyzes indicated that the pCW603 construct, the pCW631 hairpin RNA construct, generally produced higher oleic acid levels when transformed into the S-317 genetic background safflower. This observation indicates that the linin promoter used in pCW631 expressed a hairpin RNA with a stronger or better timing of expression, or a combination of both, compared to the AtOleosin promoter used in pCW603. It was.

pCW631由来のT−DNAで形質転換されたベニバナ変種S−317のT2種子は、GCによって分析された。最大94.95%のオレイン酸レベルが、0.01のODPおよび0.035のPLOとともに観察された。   T2 seeds of safflower variant S-317 transformed with T-DNA from pCW631 were analyzed by GC. Up to 94.95% oleic acid levels were observed with 0.01 ODP and 0.035 PLO.

構築物pCW632およびpCW602由来のT−DNAで形質転換されたベニバナ種子および植物が、pCW603およびpCW631で形質転換された種子および植物に対するものと同じ方法で分析された。pCW632で形質転換されたベニバナ変種S−317のT1種子のGC分析は、0.0102のODPおよび0.0362のPLOとともに、最大94.88%のオレイン酸レベルを示した。それらのT2種子は、0.0164のODPおよび0.0452のPLOとともに、最大93.14%のオレイン酸を示した。   Safflower seeds and plants transformed with T-DNA from the constructs pCW632 and pCW602 were analyzed in the same way as for seeds and plants transformed with pCW603 and pCW631. GC analysis of T1 seeds of safflower variant S-317 transformed with pCW632 showed an oleic acid level of up to 94.88% with 0.0102 ODP and 0.0362 PLO. Those T2 seeds showed up to 93.14% oleic acid with 0.0164 ODP and 0.0452 PLO.

より大量のベニバナ種子油の抽出
TS603−22.6と表されたホモ接合型トランスジェニック株由来のT4種子が収穫され、全種子油は、実施例1に記載されるような、ソックスレー装置を使用して抽出された。抽出された油のアリコートが、GCによって分析された(表18)。合計643グラムの油が回収された。抽出物2、3、5、および6はプールされたが、抽出物4、7、および8は、別々のロット中にプールされた。これらの混合物は、GCによって、脂肪酸組成についてさらに分析された。このデータを表18中に示す。
Extraction of larger amounts of safflower seed oil T4 seeds from a homozygous transgenic strain designated TS603-22.6 are harvested and the whole seed oil is used in a Soxhlet apparatus as described in Example 1 Extracted. An aliquot of the extracted oil was analyzed by GC (Table 18). A total of 643 grams of oil was recovered. Extracts 2, 3, 5, and 6 were pooled, while extracts 4, 7, and 8 were pooled in separate lots. These mixtures were further analyzed for fatty acid composition by GC. This data is shown in Table 18.

実施例13.さらなる遺伝子サイレンシング構築物の設計および調製
実施例10〜12に記載された結果に基づいて、他の遺伝子サイレンシング構築物を以下の通りに調製して、ベニバナ種子油のオレイン酸含量を増加させ、ODPまたはPLO比を減少させた。これらの遺伝子サイレンシング構築物は、非ベニバナ源、ならびにベニバナ源由来の異なるプロモーターを合わせて、ベニバナFAD2−2、FATB−3、およびFAD6遺伝子発現において最大限の減少を達成することと、FAD2−2に加えて1つを超えるFAD2遺伝子をさらにサイレンシングすることを含んだ。これらの構築物は、、内因性CtFAD2−1遺伝子の不活性変形を有するベニバナの変種、例えば、S−317、Ciano−OL、およびLesaff496を形質転換するために使用された。
Example 13 Design and Preparation of Additional Gene Silencing Constructs Based on the results described in Examples 10-12, other gene silencing constructs were prepared as follows to increase the oleic acid content of safflower seed oil and to increase ODP Or the PLO ratio was decreased. These gene silencing constructs combine non-safflower sources and different promoters from safflower sources to achieve maximal reduction in safflower FAD2-2, FATB-3, and FAD6 gene expression, and FAD2-2. In addition to further silencing more than one FAD2 gene. These constructs were used to transform safflower varieties with inactive variants of the endogenous CtFAD2-1 gene, eg, S-317, Ciano-OL, and Lesaff496.

pCW700の構築
この植物バイナリー発現ベクターは、内因性CtFATBおよびCtFAD2−2の発現を減少させるために、ヘアピンRNAを生成する、1つのプロモーターというよりもむしろ、ベニバナ種子中において異なるが、重複する発現パターンを有する2つの外来(非ベニバナ)プロモーターを有する。2つのプロモーターは、AtOleosinプロモーターおよび亜麻リニンプロモーターであり、2つのhpRNA発現カセットは、同じT−DNA分子中にある。このベクターは、リニンプロモーターならびにCtFAD2−2およびCtFATBのサイレンシングのためのhpRNAコード領域を有するpCW631由来のhpRNA遺伝子発現カセットの制限消化によって構築され、それをpCW603由来のT−DNAに挿入し、そのようにして、これらの2つのベニバナ遺伝子に対してヘアピンRNAをコードする構築物を生成する。この構築物は、Lesaff496、Ciano−OL、およびS−317等のベニバナ変種を形質転換するために使用される。

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Construction of pCW700 This plant binary expression vector differs in safflower seeds, but rather in a safflower seed, rather than a single promoter that produces hairpin RNA to reduce the expression of endogenous CtFATB and CtFAD2-2. Have two foreign (non-safflower) promoters. The two promoters are the AtOleosin promoter and the flax linin promoter, and the two hpRNA expression cassettes are in the same T-DNA molecule. This vector was constructed by restriction digestion of the hpRNA gene expression cassette from pCW631 with the linin promoter and the hpRNA coding region for silencing CtFAD2-2 and CtFATB, which was inserted into the T-DNA from pCW603, Thus, constructs are generated that encode hairpin RNAs for these two safflower genes. This construct is used to transform safflower varieties such as Lesaff496, Ciano-OL, and S-317.
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pCW701−pCW710の構築
ベニバナ種子中において最適活性を有することを期待されるベニバナ由来のプロモーターは、発現された遺伝子の上流および下流DNA領域についての正確な配列情報を提供するDNA配列決定技術を使用して単離される。実施例2〜6に記載される、先行の結果は、CtFAD2−1遺伝子がベニバナにおける種子発育時に高度に発現されることを示す。したがって、この遺伝子のプロモーター領域は、ベニバナ種子中において、効率的な導入遺伝子発現を活発にするための卓越した候補である。実施例6に示されるように、CtFAD2−2は、CtFAD2−1が突然変異によって不活性化された遺伝的背景において活性であった。したがって、CtFAD2−2のプロモーターを、ベニバナにおいて使用して、他の遺伝子の間でCtFAD2−2活性を標的とするヘアピンRNAの発現を活発にする。ベニバナ種子中において導入遺伝子の発現に有用な他のプロモーター要素には、オレオシン(CtOleosin)および種子貯蔵タンパク質、例えば、2Sおよび11Sタンパク質(Ct2SおよびCt11S)に対する遺伝子の上流部分に内因性(すなわち、ベニバナ)プロモーター要素が含まれる。CtFAD2−1、CtOleosin、Ct2S、およびCt11Sのプロモーター要素を、ベニバナゲノム配列に基づく標準的なPCRベースの手法を使用して単離し、植物バイナリー発現ベクターに組み込む。これらのプロモーター要素を使用して、構築物pCW701−pCW710中、あるいは、同じまたは異なるhpRNA遺伝子を発現する他の非ベニバナプロモーター、例えば、pCW602、pCW603、pCW631、またはpCW632と組み合わせて、hpRNAサイレンシング分子を発現する。異なるプロモーターとのhpRNA遺伝子の組み合わせはまた、形質転換した植物を個々の遺伝子と交配することによっても生成され、そこでは一般的に、hpRNA遺伝子は連結されない。
Construction of pCW701-pCW710 The safflower-derived promoter expected to have optimal activity in safflower seeds uses DNA sequencing techniques that provide accurate sequence information about the upstream and downstream DNA regions of the expressed gene. Isolated. Previous results described in Examples 2-6 indicate that the CtFAD2-1 gene is highly expressed during seed development in safflower. Thus, the promoter region of this gene is an excellent candidate for activating efficient transgene expression in safflower seeds. As shown in Example 6, CtFAD2-2 was active in a genetic background where CtFAD2-1 was inactivated by mutation. Therefore, the promoter of CtFAD2-2 is used in safflower to activate the expression of hairpin RNA that targets CtFAD2-2 activity among other genes. Other promoter elements useful for transgene expression in safflower seeds include endogenous (ie, safflower) upstream portions of the genes for oleosin (CtOleosin) and seed storage proteins, eg, 2S and 11S proteins (Ct2S and Ct11S). ) Promoter elements are included. The CtFAD2-1, CtOleosin, Ct2S, and Ct11S promoter elements are isolated using standard PCR-based techniques based on safflower genomic sequences and incorporated into plant binary expression vectors. These promoter elements are used to construct hpRNA silencing molecules in the construct pCW701-pCW710 or in combination with other non-safflower promoters that express the same or different hpRNA genes, such as pCW602, pCW603, pCW631, or pCW632. To express. Combinations of hpRNA genes with different promoters are also generated by crossing transformed plants with individual genes, where hpRNA genes are generally not linked.

CtFAD2−1プロモーターを単離するために、CtFAD2−1翻訳開始ATGコドンの約3000bp上流のゲノムDNA断片が、PCRベースの手法を使用して単離され、pCW603およびpCW602由来のAtOleosinプロモーターに置き換えるために使用され、そうすることで、それぞれ、構築物pCW701およびpCW702を生成する。   To isolate the CtFAD2-1 promoter, a genomic DNA fragment approximately 3000 bp upstream of the CtFAD2-1 translation initiation ATG codon was isolated using a PCR-based approach to replace the AtOleosin promoter from pCW603 and pCW602 To generate constructs pCW701 and pCW702, respectively.

CtFAD2−2プロモーターを単離するために、CtFAD2−2翻訳開始ATGコドンの約3000bp上流のゲノムDNA断片が、PCRベースの手法を使用して単離され、その断片を使用して、pCW603およびpCW602由来のAtOleosinプロモーターに置き換え、そうすることで、それぞれ、構築物pCW703およびpCW704を生成する。   To isolate the CtFAD2-2 promoter, a genomic DNA fragment approximately 3000 bp upstream of the CtFAD2-2 translation initiation ATG codon was isolated using a PCR-based approach and used to generate pCW603 and pCW602. Substituting the derived AtOleosin promoter to produce the constructs pCW703 and pCW704, respectively.

CtOleosin−1プロモーターを単離するために、CtOleosin翻訳開始ATGコドンの約1500塩基対の上流のゲノムDNA断片を、PCRベースの手法を使用して単離し、pCW603およびpCW602由来のAtOleosinプロモーターに置き換えるために使用され、それぞれ、構築物pCW705およびpCW706を生成する。   To isolate the CtOleosin-1 promoter, a genomic DNA fragment approximately 1500 base pairs upstream of the CtOleosin translation initiation ATG codon was isolated using a PCR-based approach and replaced with the AtOleosin promoter from pCW603 and pCW602. To generate constructs pCW705 and pCW706, respectively.

Ct2Sプロモーターを単離するために、Ct2S翻訳開始ATGコドンの約1500塩基対の上流のゲノムDNA断片が、単離され、pCW603およびpCW602由来のAtOleosinプロモーターに置き換えるために使用され、そうすることによって、それぞれ、ベクターpCW707およびpCW708を生成する。   To isolate the Ct2S promoter, a genomic DNA fragment approximately 1500 base pairs upstream of the Ct2S translation initiation ATG codon was isolated and used to replace the AtOleosin promoter from pCW603 and pCW602, thereby Vectors pCW707 and pCW708 are generated, respectively.

Ct11Sプロモーターを単離するために、Ct11S開始ATGの約1500塩基対の上流のゲノムDNA断片が、PCRベースの手法を使用して、ベニバナのゲノムDNAから単離され、pCW603およびpCW602由来のAtOleosinプロモーターに置き換えるために使用され、そうすることによって、それぞれ、ベクターpCW709およびpCW710を生成する。   To isolate the Ct11S promoter, a genomic DNA fragment approximately 1500 base pairs upstream of the Ct11S initiation ATG was isolated from safflower genomic DNA using a PCR-based approach, and the AtOleosin promoter from pCW603 and pCW602. To generate the vectors pCW709 and pCW710, respectively.

これらのベクターのそれぞれを、実施例1に記載されるように、ベニバナ変種に形質転換する。   Each of these vectors is transformed into safflower varieties as described in Example 1.

実施例14.ベニバナ変種の野外性能
一連のベニバナの非形質転換変種およびアクセッションを、New South Wales州のNarrabriに位置する野外農場で、2011〜2012年の夏に生育させた。5m×3mの野外プロット内で、Narrabri領域内で一般に見られる重粘土に、種子を植え付けた。生育から4週間後に一度かんがいしたことを除いては、植物は天然光および降雨にさらした。成熟種子が収穫され、約50個の種子の試料が、種子油中の脂質含量および脂肪酸組成について分析された。様々な変種およびアクセッションの種子油中のオレイン酸含量を表19および図13に示す。
Example 14 Field performance of safflower varieties A series of untransformed safflower varieties and accessions were grown in the summer of 2011-2012 on a field farm located in Narrabri, New South Wales. Seeds were planted on heavy clays commonly found in Narrabri regions within a 5m x 3m field plot. Plants were exposed to natural light and rainfall, except that they were irrigated once 4 weeks after growth. Mature seeds were harvested and approximately 50 seed samples were analyzed for lipid content and fatty acid composition in seed oil. The oleic acid content in the seed oil of various varieties and accessions is shown in Table 19 and FIG.

野外実験からのデータは、驚くほど、観察された範囲に及ぶ範囲内において、ベニバナ種子のオレイン酸含量の範囲があったことを示した。中でも注目すべきは、「高オレイン酸」として記載され、少なくとも70%のオレイン酸を有する種子油を提供することが既に報告されていた様々なアクセッション、例えば、Ciano−OLが、わずかに約42〜46%のオレイン酸を生成したことであった。リノール酸のレベルは、以前の報告に基づいて予測されたものよりもはるかに高かった。対照的に、例えば、アクセッションPI−5601698およびPI−560169等の高オレイン酸含量を得ると報告されていた他のアクセッションが、実際には、野外条件下で種子油中の高オレイン酸レベル(60%〜76%)を生成した。いくつかのアクセッションにおいて予測されたものよりもかなり低いオレイン酸レベルの理由は、ol対立遺伝子以外、例えば、温度感受性のあるol1対立遺伝子のようなCtFAD2−1対立遺伝子の存在、および2011〜12年の時期においてあまり理想的ではなかった生育条件と関連すると考えられた。野外で生育されたベニバナから得られた種子におけるさらなる脂肪酸分析が、いくつかのアクセッションのオレイン酸含量において観察された変種を確認するために行われた。

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Data from field experiments surprisingly showed that there was a range of safflower seed oleic acid content within the observed range. Of note are various accessions described as “high oleic acid” that have been previously reported to provide seed oils with at least 70% oleic acid, such as Ciano-OL 42-46% oleic acid was produced. The level of linoleic acid was much higher than that predicted based on previous reports. In contrast, other accessions that have been reported to obtain high oleic acid content, such as, for example, Accession PI-5601698 and PI-560169, are actually high oleic acid levels in seed oil under field conditions. (60% -76%). Reasons for oleic acid levels that are significantly lower than expected in some accessions are due to the presence of non-ol alleles, eg, CtFAD2-1 alleles such as temperature-sensitive ol1 alleles, and 2011-12 It was thought to be related to growth conditions that were not very ideal during the year. Further fatty acid analysis in seeds obtained from field-grown safflowers was performed to confirm the varieties observed in the oleic acid content of several accessions.
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この実験はまた、野外で生育された植物から得られた種子油中のオレイン酸のレベルが、野外での優良のアクセッションに対するものでさえ、一般に、温室で生育された植物からのものよりも約5〜10%低かったことを示した。この理由は、野外で生育する条件が温室内でのものほど理想的ではなかったからだと考えられた。   This experiment also shows that the level of oleic acid in seed oil obtained from plants grown in the field is generally higher than that from plants grown in the greenhouse, even for good field accessions. It was about 5-10% lower. This was thought to be because the conditions for growing outdoors were not as ideal as those in the greenhouse.

さらなる実験において、ベニバナ栽培品種S317の植物は、種子油の脂肪酸組成を比較するために、野外または温室のいずれかで生育された。野外条件が、2011〜12年の時期と比較して、生育時期により好ましいものであったが、温室で生育された植物からの1.202gと比べると、野外で生育された種子からの20個の種子の重量は、0.977gであった。それぞれの群の18〜20個の種子は、GC分析によって脂肪酸組成について分析された。野外で生育された種子のオレイン酸レベルは、74.83〜80.65の範囲に及び、78.52+/−1.53の平均(+/1標準偏差)を有したのに対し、温室で生育された種子の範囲は、75.15〜78.44であり、76.33+/−1.00の平均を有した。他の脂肪酸は、表20中のレベルで存在した。

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In further experiments, plants of safflower cultivar S317 were grown either in the field or in the greenhouse to compare the fatty acid composition of seed oil. The outdoor conditions were more favorable for the growing season compared to the 2011-12 period, but 20 from seeds grown in the field compared to 1.202 g from plants grown in the greenhouse. The seed weight was 0.977 g. 18-20 seeds of each group were analyzed for fatty acid composition by GC analysis. The oleic acid levels of seeds grown in the field ranged from 74.83 to 80.65 and had an average of 78.52 +/− 1.53 (+ / 1 standard deviation), whereas in the greenhouse The range of seeds grown was 75.15-78.44, with an average of 76.33 +/− 1.00. Other fatty acids were present at the levels in Table 20.
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実施例15.他のベニバナ変種への導入遺伝子の交配
ベニバナ変種は、例えば、Mundel and Bergman(2009)に記載されるような確立した方法を使用して、手作業で交配される。上述の構築物を含む最良の形質転換した株、具体的には、単一のT−DNA挿入のみを含む形質転換された株が選択され、ベニバナの他の変種の、異なる構築物で形質転換されない、または既に形質転換された、最適な農業生産力を有する植物で交差される。例えば、4または5回の戻し交配に対して、反復親と戻し交配する反復ラウンドを使用して、最適な農業生産力の遺伝的背景において、所望の構築物(複数を含む)に対してホモ接合である自殖植物が生成される。マーカー利用選抜は、実施例7に記載されるような、ol対立遺伝子に対する完全なマーカーの使用等の繁殖プロセスに使用され得る。
Example 15. Transgene crossing to other safflower varieties Safflower varieties are crossed manually using, for example, established methods as described in Mundel and Bergman (2009). The best transformed strains containing the above-mentioned constructs are selected, in particular transformed strains containing only a single T-DNA insert, and are not transformed with different constructs of other variants of safflower, Or crossed with already transformed plants with optimal agricultural productivity. For example, for 4 or 5 backcrosses, using a round of backcrosses with the recurrent parent, homozygous for the desired construct (s) in the genetic background of optimal agricultural productivity A self-propagating plant is produced. Marker-based selection can be used for breeding processes such as the use of complete markers for the ol allele, as described in Example 7.

実施例16.人工のマイクロRNAによって媒介された遺伝子サイレンシングによる種子油組成の修飾
マイクロRNA(miRNA)は、内因性遺伝子の活性を調節する植物および動物の両方に対して内因性である一種の20〜24ヌクレオチド(nt)の調節小RNA(sRNA)である。修飾されたmiRNA前駆体RNA(人工のmiRNA前駆体)のトランスジェニック発現は、内因性遺伝子をサイレンシングする近年開発されたRNAベースの配列特異的な戦略を表す。人工のmiRNA前駆体を作製するためのmiRNA前駆体配列内のいくつかのヌクレオチドの置換は、前駆体のステムループ内でマッチおよびミスマッチの位置が影響を受けないままである限り、miRNAの反復発生に影響を及ぼさないことが示されている。
Example 16 Modified microRNAs (miRNAs) of seed oil composition by gene silencing mediated by artificial microRNAs are a type of 20-24 nucleotides that are endogenous to both plants and animals that regulate the activity of endogenous genes (Nt) regulatory small RNA (sRNA). Transgenic expression of modified miRNA precursor RNA (artificial miRNA precursor) represents a recently developed RNA-based sequence-specific strategy for silencing endogenous genes. Substitution of several nucleotides in the miRNA precursor sequence to create an artificial miRNA precursor will result in repetitive generation of miRNA as long as the position of the match and mismatch remains unaffected within the stem loop of the precursor Has been shown to have no effect.

CSIROソフトウェアパッケージMatchPoint(www.pi.csiro.au/RNAi)(Horn and Waterhouse,2010)は、アラビドプシスゲノムが独特であり、それ故に、人工のmiRNAとして発現される場合、非標的遺伝子(オフ遺伝子ターゲティング)のサイレンシングを生じる可能性が低いアラビドプシスFAD2、FATB、およびFAE1遺伝子において、特異的な21量体配列を特定するために使用された。一意の21量体配列が、3つの遺伝子のそれぞれに対して選択され、それぞれの場合に、21量体は、対応する遺伝子の転写物の領域に対して完全に相補的(アンチセンス)であった。人工のmiRNA前駆体分子が、A.サリアナara−miR159bの前駆体配列に基づいて、それぞれに対して設計された。それぞれの場合に、miR159bの前駆体配列は、アンチセンス21量体配列に適合するようにその幹に修飾された。前駆体RNAのうちの1つをコードする3つの構築物がそれぞれ、種子特異的なFP1プロモーターの制御下で作製され、バイナリー発現ベクターにクローン化され、pJP1106、pJP1109、およびpJP1110と表される構築物を生成した。   The CSIRO software package MatchPoint (www.pi.csiro.au/RNAi) (Horn and Waterhouse, 2010) is unique when the Arabidopsis genome is unique and is therefore expressed when it is expressed as an artificial miRNA (off-gene targeting) ) Was used to identify specific 21-mer sequences in the Arabidopsis FAD2, FATB, and FAE1 genes that are unlikely to cause silencing. A unique 21-mer sequence was selected for each of the three genes, in which case the 21-mer was completely complementary (antisense) to the corresponding gene transcript region. It was. An artificial miRNA precursor molecule is Designed for each based on the precursor sequence of Sariana ara-miR159b. In each case, the precursor sequence of miR159b was modified in its trunk to match the antisense 21-mer sequence. Each of the three constructs encoding one of the precursor RNAs was made under the control of a seed-specific FP1 promoter, cloned into a binary expression vector and expressed as pJP1106, pJP1109, and pJP1110. Generated.

これらの構築物は、別々に、エレクトロポレーションによってA.ツメファシエンス株AGL1に形質転換され、形質転換された株は、フローラルディップ法によって、遺伝的構造体をA.サリアナ(生態型Columbia)中に導入するために使用された(実施例1)。処理された植物からの種子(T種子)は、形質転換された実生を選択するために、3.5mg/LのPPTを添加したMS培地上に平面培養し、これらを土壌に移して、確立されたTトランスジェニック植物を定着させた。これらのT植物の大部分は、導入された遺伝的構築物に対してヘテロ接合であることが予測された。トランスジェニック植物由来のT種子は、成熟時に収集され、それらの脂肪酸組成について分析された。これらのT植物は、遺伝的構築物に対してホモ接合であった株、ならびにヘテロ接合であったものを含んだ。ホモ接合型T植物は、自家受精して、T種子を生成し、T子孫植物は、これらの種子から得られ、同様に、これらを使用して、T子孫植物を得た。したがって、これは、子孫植物の三世代にわたる遺伝子サイレンシングの安定性の分析を可能にした。 These constructs were separately isolated by electroporation A. The tumefaciens strain AGL1 was transformed, and the transformed strain was transformed into the genetic structure A.1 by the floral dip method. Used for introduction into Sariana (ecological type Columbia) (Example 1). Seeds from treated plants (T 1 seed) in order to select the seedlings transformed, plan cultured on MS medium supplemented with PPT of 3.5 mg / L, transferred them to the soil, an established T 1 transgenic plants were allowed to settle. Most of these T 1 plants that are heterozygous was predicted for the introduced genetic constructs. T 2 seeds from transgenic plants are collected at maturity and analyzed for their fatty acid composition. These T 2 plants contained strains were homozygous, and what was heterozygous for the genetic construct. Homozygous T 2 plants were self-fertilized to produce T 3 seeds, and T 3 progeny plants were obtained from these seeds, which were also used to obtain T 4 progeny plants. This therefore enabled an analysis of the stability of gene silencing over three generations of progeny plants.

、T、およびT種子ロットから得られた種子油の脂肪酸プロファイルは、実施例1に記載されるように、GCによって分析された。FAD2ベースの導入遺伝子の作用によって生じたΔ12−デサチュラーゼ活性の変化が、種子油プロファイルにおけるオレイン酸の量の増加として見られた。種子脂肪酸合成中のΔ12−デサチュラーゼ活性の累積的影響を評価するための関連方法は、それぞれの種子油に対するオレイン酸不飽和率(ODP)パラメーターを計算することを通じて、以下の式:ODP=18:2の%+18:3の%/18:1の%+18:2の%+18:3の%を使用することによって得られた。野生型アラビドプシス種子油は、一般に、約0.70〜0.79のODP値を有し、これは、種子内での脂肪酸合成中に形成された70%〜79%の18:1が、その後、まず第一に、Δ12−デサチュラーゼの作用によって18:2を生成し、次いで、18:3へのさらなる不飽和化によって、多価不飽和C18脂肪酸に変換されたことを意味した。したがって、ODPパラメーターは、内因性Δ12−デサチュラーゼ活性のレベルにおけるFAD2遺伝子サイレンシングの程度を判定するのに有用である。 The fatty acid profiles of seed oils obtained from T 2 , T 3 , and T 4 seed lots were analyzed by GC as described in Example 1. The change in Δ12-desaturase activity caused by the action of the FAD2-based transgene was seen as an increase in the amount of oleic acid in the seed oil profile. A related method for assessing the cumulative effect of Δ12-desaturase activity during seed fatty acid synthesis is through calculating the oleic acid unsaturation (ODP) parameter for each seed oil: ODP = 18: % Of 2 + 18: 3% / 18: 1% + 18: 2% + 18: 3%. Wild-type Arabidopsis seed oil generally has an ODP value of about 0.70 to 0.79, which is 70% to 79% of 18: 1 formed during fatty acid synthesis in the seed, after which First of all, it meant that 18: 2 was produced by the action of Δ12-desaturase and then converted to polyunsaturated C18 fatty acids by further desaturation to 18: 3. Thus, the ODP parameter is useful for determining the extent of FAD2 gene silencing at the level of endogenous Δ12-desaturase activity.

pJP1106構築物(FAD2標的)で形質転換されたT種子におけるC18:1Δ9(オレイン酸)のレベルは、14.0%±0.2の野生型C18:1の平均レベルと比較して、30のトランスジェニック事象において、32.9%〜62.7%の範囲であった。植物選択可能なマーカー(PPT)の分離比(3:1)によって決定された、単一の導入遺伝子挿入を有した高度にサイレンシングされた株(植物ID−30)は、次世代(T)に転送された。46.0%〜63.8%の範囲の、57.3±5.0%の平均を有する、同様に高いレベルの18:1Δ9が、T種子において観察された。それに続く世代において、T種子はまた、61%〜65.8%の範囲の、63.3±1.06%の平均を有する、同様に高いレベルの18:1Δ9を示した。Tトランスジェニック種子油の全PUFA含量(18:2+18:3)は、6.1%〜38%の範囲であったが、ホモ接合株ID−30由来の種子油の全PUFA含量は、さらに減少し、4.3〜5.7%の範囲であった。対照のアラビドプシス生態型Columbia種子油は、0.75〜0.79の範囲のODP値を有し、これは、発育中の種子中において生成した75%超のオレイン酸が、その後、18:2または18:3に変換されたことを意味した。対照的に、アラビドプシスのfad2−1突然変異体由来の種子油は、0.17のODP値を有し、これは、fad2−1突然変異体によるΔ12−不飽和化の75%の減少を示した。ODP値は、Tトランスジェニック種子油では0.08〜0.48、T種子油では0.07〜0.32、T種子油では0.06〜0.08の範囲であり、それに対して、対照のアラビドプシス種子油では0.75の値であった。トランスジェニック株におけるODP値の劇的な減少は、人工のマイクロRNAアプローチを使用して、内因性FAD2遺伝子の効率的なサイレンシングを明らかに示した。この実験はまた、三世代にわたる遺伝子サイレンシングの安定性も示した。遺伝子サイレンシングの同様の程度が、それらの対応する遺伝子を下方調節するその他の2つの構築物で見られた。 The level of C18: 1 Δ9 (oleic acid) in T 2 seed transformed with the pJP1106 construct (FAD2 target) was 30% compared to the average level of wild type C18: 1 of 14.0% ± 0.2. In the range of 32.9% to 62.7% in the transgenic events. A highly silenced strain with a single transgene insertion (plant ID-30), determined by the segregation ratio (3: 1) of the plant selectable marker (PPT), is the next generation (T 3 ). A similarly high level of 18: 1 Δ9 was observed in T 3 seeds with an average of 57.3 ± 5.0%, ranging from 46.0% to 63.8%. In subsequent generations, T 4 seeds also in the range of 61% ~65.8%, with an average of 63.3 ± 1.06%, similarly high levels of 18: shows a 1 [Delta] 9. T 2 total PUFA content of transgenic seed oil (18: 2 + 18: 3), which ranged from 6.1% to 38%, the total PUFA content of seed oil from homozygous lines ID-30 is further It decreased, and it was 4.3 to 5.7% of range. The control Arabidopsis ecological Columbia seed oil has an ODP value in the range of 0.75 to 0.79, which means that more than 75% of the oleic acid produced in the growing seed is then 18: 2 Or it was converted to 18: 3. In contrast, seed oil from the Arabidopsis fad2-1 mutant has an ODP value of 0.17, indicating a 75% reduction in Δ12-desaturation by the fad2-1 mutant. It was. ODP values are in the T 2 transgenic seed oil 0.08 to 0.48, 0.07 to 0.32 at T 3 seed oil, in the range of 0.06 to 0.08 at T 4 seed oil, it In contrast, the control Arabidopsis seed oil had a value of 0.75. The dramatic decrease in ODP values in the transgenic lines clearly demonstrated efficient silencing of the endogenous FAD2 gene using an artificial microRNA approach. This experiment also showed the stability of gene silencing over three generations. Similar degrees of gene silencing were seen with the other two constructs that down-regulated their corresponding genes.

人工のマイクロRNAを使用するこの研究において観察されたFAD2遺伝子サイレンシングの程度および18:1Δ9の量(63.3±1.06%)は、十分に特徴付けられたFAD2−2突然変異体におけるものよりも高く(59.4%)、FAD2をサイレンシングした株は、ヘアピンRNAアプローチ(56.9±3.6%)およびヘアピン−アンチセンスアプローチ(61.7±2.0%)を使用した。amiRNAを使用したFAD2をサイレンシングした種子油中の18:2+18:3の平均含量%は、4.8±0.37%であり、これは、以前に報告されたFAD2−2突然変異体のものよりも低く(7.5±1.1%)、FAD2をサイレンシングした株は、ヘアピン−アンチセンスアプローチ(7.2±1.4%)を使用した。したがって、これらのデータは、サイレンシングの程度で人工のマイクロRNAの利点、ならびに、子孫の世代にわたるサイレンシングの安定性を示した。 The degree of FAD2 gene silencing and the amount of 18: 1 Δ9 (63.3 ± 1.06%) observed in this study using artificial microRNAs are well characterized FAD2-2 mutants Strains that silenced FAD2 (59.4%) and hairpin RNA approaches (56.9 ± 3.6%) and hairpin-antisense approaches (61.7 ± 2.0%). used. The mean 18: 2 + 18: 3% content in seed oil silenced with FAD2 using amiRNA was 4.8 ± 0.37%, which was previously reported for the FAD2-2 mutant Strains that were lower than those (7.5 ± 1.1%) and silenced FAD2 used the hairpin-antisense approach (7.2 ± 1.4%). Thus, these data showed the benefits of artificial microRNAs at the degree of silencing, as well as the stability of silencing across the generation of offspring.

実施例17.油におけるステロール含量および組成のアッセイ
オーストラリアにおいて商業的供給源から購入された12の植物油試料からの植物ステロールが、実施例1に記載されるように、O−トリメチルシリルエーテル(OTMSi−エーテル)誘導体としてGCおよびGC−MS分析によって特徴付けられた。ステロールは、保持データ、質量スペクトルの解釈、ならびに文献および実験の標準質量スペクトルデータによる比較によって特定された。ステロールは、5β(H)−コラン−24−オールの内部標準の使用によって定量化された。特定されたステロールのうちのいくつかの基本的な植物ステロール構造および化学構造を、図14および表21に示す。

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Example 17. Assay of Sterol Content and Composition in Oil Plant sterols from 12 vegetable oil samples purchased from commercial sources in Australia, as described in Example 1, as GC derivatives as O-trimethylsilyl ether (OTMSi-ether) derivatives And characterized by GC-MS analysis. Sterols were identified by retention data, interpretation of mass spectra, and comparison with literature and experimental standard mass spectral data. Sterols were quantified by use of an internal standard of 5β (H) -cholan-24-ol. The basic plant sterol structure and chemical structure of some of the identified sterols are shown in FIG. 14 and Table 21.
Figure 0006458218

分析された植物油は、ゴマ(セサマムインディカム(Sesamum indicum))、オリーブ(オレアユーロパエア)、ヒマワリ(ヘリアンサスアナス)、ヒマシ(リシヌスコミュニス)、ナタネ(ブラシカナプス)、ベニバナ(カルタムスチンクトリウス)、ピーナッツ(アラキスヒポゲア)、亜麻(リナムウシタチシマム)、および大豆(グリシンマックス)由来であった。油試料のすべてにわたって、減少する相対存在量で、主要な植物ステロールは、β−シトステロール(全ステロール含量の28〜55%の範囲)、Δ5−アベナステロール(イソフコステロール)(3〜24%)、カンペステロール(2〜33%)、Δ5−スチグマステロール(0.7〜18%)、Δ7−スチグマステロール(1〜18%)、およびΔ7−アベナステロール(0.1〜5%)であった。いくつかの他の副次ステロールが特定され、これらは、コレステロール、ブラシカステロール、カリナステロール、カンペスタロール、およびエブリコールであった。また、4つのC29:2および2つのC30:2ステロールも検出されたが、さらなる研究が、これらの副次成分の特定を完成させるのに必要とされる。さらに、いくつかの他の特定されないステロールが一部の油中に存在したが、それらの極めて低い存在量により、質量スペクトルはそれらの構造の特定を可能にするほど十分に強力ではなかった。   The analyzed vegetable oils are sesame (Sesamum indicum), olive (Orea Europaea), sunflower (Helianthus annuus), castor (Rishinus communis), rapeseed (Brush canapus), safflower (Cartamstinct) Derived from Rius), peanuts (Arakis hippogea), flax (Linham beef tacitimam), and soybeans (Glycine max). The major plant sterols were reduced in relative abundance across all of the oil samples: β-sitosterol (range 28-55% of total sterol content), Δ5-avenasterol (isofucosterol) (3-24%) , Campesterol (2-33%), Δ5-stigmasterol (0.7-18%), Δ7-stigmasterol (1-18%), and Δ7-avenasterol (0.1-5%) there were. Several other secondary sterols have been identified, these were cholesterol, brassicasterol, carinasterol, campesterol, and everychol. Four C29: 2 and two C30: 2 sterols were also detected, but further studies are needed to complete the identification of these subcomponents. In addition, some other unidentified sterols were present in some oils, but due to their very low abundance, the mass spectra were not strong enough to allow their structure to be identified.

減少する量のmg/g(油)として表されるステロール含量は、ナタネ油(6.8mg/g)、ゴマ油(5.8mg/g)、亜麻油(4.8〜5.2mg/g)、ヒマワリ油(3.7〜4.1mg/g)、ピーナッツ油(3.2mg/g)、ベニバナ油(3.0mg/g)、大豆油(3.0mg/g)、オリーブ油(2.4mg/g)、ヒマシ油(1.9mg/g)であった。ステロール組成および全ステロール含量(%)を表22に示す。   Sterol content expressed as decreasing amounts of mg / g (oil) is rapeseed oil (6.8 mg / g), sesame oil (5.8 mg / g), flax oil (4.8-5.2 mg / g) , Sunflower oil (3.7-4.1 mg / g), peanut oil (3.2 mg / g), safflower oil (3.0 mg / g), soybean oil (3.0 mg / g), olive oil (2.4 mg / G), castor oil (1.9 mg / g). The sterol composition and total sterol content (%) are shown in Table 22.

種子油試料のすべてのうちで、主要な植物ステロールは、一般に、β−シトステロール(全ステロール含量の30〜57%の範囲)であった。その他の主要なステロールの割合で様々な油があった:カンペステロール(2〜17%)、Δ5−スチグマステロール(0.7〜18%)、Δ5−アベナステロール(4〜23%)、Δ7−スチグマステロール(1〜18%)。異なる種に由来する油は、全く異なるプロファイルを有するものとは異なるステロールプロファイルを有した。ナタネ油は、最高比率のカンペステロール(33.6%)を有したが、他の種の試料は、一般に、より低いレベル、例えば、ピーナッツ油中に最大17%を有した。ベニバナ油は、比較的高い比率のΔ7−スチグマステロール(18%)を有したが、このステロールは、通常、他の種の油中では低く、ヒマワリ油中で最大9%であった。それらは、それぞれの種において独特であったため、ステロールプロファイルは、それ故に、特定の植物または植物油の特定に役立てるために、そして、それらの純種または他の油による不純物の添加を確認するために使用することができる。   Of all the seed oil samples, the major plant sterol was generally β-sitosterol (range 30-57% of the total sterol content). There were various oils in proportions of other major sterols: campesterol (2-17%), Δ5-stigmasterol (0.7-18%), Δ5-avenasterol (4-23%), Δ7 -Stigmasterol (1-18%). Oils from different species had different sterol profiles than those with completely different profiles. Rapeseed oil had the highest proportion of campesterol (33.6%), while other species samples generally had lower levels, eg, up to 17% in peanut oil. Safflower oil had a relatively high proportion of Δ7-stigmasterol (18%), which was usually low in other types of oil and up to 9% in sunflower oil. Since they were unique in each species, the sterol profile was therefore to help identify specific plants or vegetable oils and to confirm the addition of impurities by their pure species or other oils Can be used.

2つの試料のヒマワリおよびベニバナのそれぞれが比較され、それぞれの場合において、一方は、種子の冷却圧縮によって生成され、未精製であったが、もう一方は、冷却圧縮されず、精製された。いくつかの違いが観察されたが、油の2つの源は、同様のステロール組成および全ステロール含量を有し、加工および精製がこれらの2つのパラメーターにおいてあまり影響しなかったことを示唆した。試料の中のステロール含量は、3倍変化し、1.9mg/g〜6.8mg/gの範囲であった。ナタネ油は、最高のステロール含量を有し、ヒマシ油は、最低のステロール含量を有した。

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Two samples of sunflower and safflower were each compared, in which case one was produced by cold compression of the seed and was unpurified, while the other was not cold compressed and purified. Although some differences were observed, the two sources of oil had similar sterol composition and total sterol content, suggesting that processing and refining had little effect on these two parameters. The sterol content in the sample varied 3 fold and ranged from 1.9 mg / g to 6.8 mg / g. Rapeseed oil had the highest sterol content and castor oil had the lowest sterol content.
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別々の分析が、温室で生成された対照種子(Sシリーズ)由来のベニバナ油、遺伝的に修飾された高オレイン酸種子(Tシリーズ)、および2つの市販のベニバナ油で行われた。いくつかの特徴が観察された(表23)。第一に、対照種子と修飾された種子との間でステロールパターンの高度な類似性があり、第二に、市販のベニバナ油が別々のグループ分けされており、それ故に、有意に異なる植物ステロールプロファイルを有することが示されている。植物ステロールプロファイルのさらなる試験はまた、対照および修飾されたベニバナ種子試料からの植物ステロールプロファイル類似性を示した。   Separate analyzes were performed on safflower oil from greenhouse-produced control seeds (S series), genetically modified high oleic acid seeds (T series), and two commercial safflower oils. Several features were observed (Table 23). First, there is a high degree of sterol pattern similarity between control seeds and modified seeds, and second, commercially available safflower oil is grouped separately and hence significantly different plant sterols. It has been shown to have a profile. Further testing of plant sterol profiles also showed plant sterol profile similarity from control and modified safflower seed samples.

広く記載される本発明の精神または範囲から逸脱することなく、特定の実施形態に示されるような本発明への種々の変更および/または改変がなされ得ることは、当業者に明らかであろう。したがって、本発明の実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。   It will be apparent to those skilled in the art that various changes and / or modifications to the invention as illustrated in the specific embodiments can be made without departing from the spirit or scope of the invention as broadly described. Therefore, it should be thought that embodiment of this invention is an illustration and restrictive at no points.

本出願は、2012年4月25日に出願された米国特許第US61/638,447号、および2012年9月11日に出願されたオーストラリア特許第AU2012903992号からの優先権を主張し、これらはともに、参照により本明細書に組み込まれる。   This application claims priority from US Patent No. US61 / 638,447 filed on April 25, 2012, and Australian Patent No. AU2012903996 filed on September 11, 2012, which are Both are incorporated herein by reference.

本明細書において論じられるおよび/または言及されたすべての刊行物は、その全体が本明細書に組み込まれる。   All publications discussed and / or mentioned herein are incorporated herein in their entirety.

本明細書に含まれた文書、法令、材料、装置、物品等のいかなる考察も、単に本発明についての文脈を提供する目的のためのものである。これらの事柄のいずれか、もしくはすべてが先行技術ベースの一部を形成するか、または本出願のそれぞれの特許請求の範囲の優先日以前に存在したため、本発明に関する分野における共通の一般的知識であったことの承認と解釈されるべきではない。

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Figure 0006458218
Figure 0006458218
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Claims (18)

油含有物がグリセロールにエステル化された脂肪酸から成るトリアシルグリセロール(TAG)を含む、および/または油含有物がグリセロールにエステル化された脂肪酸から成るトリアシルグリセロール(TAG)を含む種子を生成する植物を生成することができ、
i)前記脂肪酸がパルミチン酸およびオレイン酸を含み、
ii)前記種子の油含有物の少なくとも95重量%がTAGであり、
iii)前記種子の油含有物の全脂肪酸の90重量%〜95重量%がオレイン酸であり、
iv)前記種子の油含有物の全脂肪酸の3重量%未満がパルミチン酸であり、
v)前記種子の油含有物が0.037未満のオレイン酸不飽和率(ODP)および/または0.063未満のパルミチン酸−リノール酸−オレイン酸(PLO)値を有し、
a)第1の外因性ポリヌクレオチドを欠失している対応するベニバナ種子と比較して、発育中のベニバナ種子においてΔ12デサチュラーゼ(FAD2)遺伝子の発現を減少させることができる第1のサイレンシングRNAをコードする第1の外因性ポリヌクレオチドであって、前記第1の外因性ポリヌクレオチドが、前記発育中のベニバナ種子において前記ポリヌクレオチドの発現を誘導するプロモーターに作動可能に連結されるもの、および
b)第2の外因性ポリヌクレオチドを欠失している対応するベニバナ種子と比較して、発育中のベニバナ種子においてパルミトイル−ACPチオエステラーゼ(FATB)遺伝子の発現を減少させることができる第2のサイレンシングRNAをコードする第2の外因性ポリヌクレオチドであって、前記第2の外因性ポリヌクレオチドが、前記発育中のベニバナ種子において前記ポリヌクレオチドの発現を誘導するプロモーターに作動可能に連結されるものを含む、ベニバナ種子。
Producing seeds that contain triacylglycerols (TAG) consisting of fatty acids esterified to glycerol and / or triacylglycerols (TAG) consisting of fatty acids esterified to glycerol. Can produce plants,
i) the fatty acid comprises palmitic acid and oleic acid;
ii) At least 95% by weight of the oil content of the seed is TAG,
iii) 90% to 95% by weight of the total fatty acids in the oil content of the seed is oleic acid,
iv) Less than 3% by weight of the total fatty acids in the oil content of the seed is palmitic acid,
v) the oil inclusions oleic unsaturated content of less than 0.037 of seed (ODP) and / or palmitic acid of less than 0.063 - linoleic acid - have a oleic acid (PLO) value,
a) a first silencing RNA capable of reducing the expression of a Δ12 desaturase (FAD2) gene in a developing safflower seed as compared to a corresponding safflower seed lacking the first exogenous polynucleotide Wherein the first exogenous polynucleotide is operably linked to a promoter that induces expression of the polynucleotide in the developing safflower seed, and
b) a second capable of reducing the expression of the palmitoyl-ACP thioesterase (FATB) gene in the developing safflower seed as compared to the corresponding safflower seed lacking the second exogenous polynucleotide; A second exogenous polynucleotide encoding a silencing RNA, wherein said second exogenous polynucleotide is operably linked to a promoter that induces expression of said polynucleotide in said developing safflower seed Including safflower seeds.
前記種子の油含有物が、全脂肪酸の2.25重量%未満のリノール酸を含む、請求項1に記載のベニバナ種子。   The safflower seed of claim 1, wherein the oil content of the seed comprises less than 2.25% linoleic acid of total fatty acids. 前記種子の油含有物が、以下の特徴のうちの1つ以上を有する、
a)前記種子の油含有物の全脂肪酸の90重量%〜94重量%、91重量%〜94重量%、または91重量%〜92重量%が、オレイン酸である、
b)前記種子の油含有物の全脂肪酸の2.75重量%未満、または2.5重量%未満が、パルミチン酸である、
c)前記種子の油含有物の全脂肪酸の0.1重量%〜3重量%、または2重量%〜3重量%が、多価不飽和脂肪酸(PUFA)である、
d)前記種子の油含有物の全脂肪酸の1重量%未満または0.5重量%未満が、α−リノレン酸(LA)である、
e)前記油含有物の全脂肪酸含有量の90重量%〜96重量%、または92重量%〜96重量%が、一価不飽和脂肪酸である、
f)前記油含有物が、0.02未満、0.015未満、0.005〜0.05、または0.005〜0.02のオレイン酸一価不飽和率(OMP)を有する、
g)前記種子の油含有物のODPが、0.01〜0.033、0.016〜0.033、または0.023〜0.033である、および
h)前記種子の油含有物のPLO値が、0.020〜0.063、0.020〜0.055、0.020〜0.050、または0.050〜0.055である、
請求項1または2に記載のベニバナ種子。
The oil content of the seed has one or more of the following characteristics:
a) 90% to 94%, 91% to 94%, or 91% to 92% by weight of the total fatty acids of the oil content of the seeds is oleic acid,
b) Less than 2.75% by weight or less than 2.5% by weight of the total fatty acids of the oil content of the seed is palmitic acid,
c) 0.1% by weight to 3% by weight or 2% by weight to 3% by weight of the total fatty acids of the oil-containing material of the seeds is polyunsaturated fatty acids (PUFA),
d) less than 1 less than wt%, or 0.5 wt% of the total fatty acids in the oil content of the seed is an α- Reno Len acid (A LA),
e) 90 wt% to 96 wt%, or 92 wt% to 96 wt% of the total fatty acid content of the oil-containing material is a monounsaturated fatty acid,
f) the oil-containing material has an oleic acid monounsaturation (OMP) of less than 0.02, less than 0.015, 0.005 to 0.05, or 0.005 to 0.02.
g) the ODP of the oil content of the seed is 0.01-0.033, 0.016-0.033, or 0.023-0.033, and h) the PLO of the oil content of the seed The value is 0.020 to 0.063, 0.020 to 0.055, 0.020 to 0.050, or 0.050 to 0.055,
The safflower seed of Claim 1 or 2.
前記種子の油含有物が、以下の特徴のうちの1つ以上をさらに特徴とする脂質である、
(a)α−リノレン酸が前記脂質の脂肪酸中で検出不能である、
(b)前記脂質のTAG含量の55%〜80%、60%〜80%、70%〜80%、または少なくとも60%もしくは少なくとも70%が、トリオレインである、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のベニバナ種子。
The oil content of the seed is a lipid further characterized by one or more of the following characteristics:
(A) α-linolenic acid is undetectable in the fatty acids of the lipids,
(B) 55% -80%, 60% -80%, 70% -80%, or at least 60% or at least 70% of the TAG content of the lipid is triolein;
The safflower seed as described in any one of Claims 1-3.
3の外因性ポリヌクレオチドを欠失している対応するベニバナ種子と比較して、発育中のベニバナ種子において色素体ω6脂肪酸デサチュラーゼ(FAD6)遺伝子の発現を減少させることができる第3の外因性ポリヌクレオチドであって、前記第3の外因性ポリヌクレオチドが、前記発育中のベニバナ種子において前記ポリヌクレオチドの発現を誘導するプロモーターに作動可能に連結されるもの、
さらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のベニバナ種子。
A third exogenous that can reduce expression of the plastid ω6 fatty acid desaturase (FAD6) gene in developing safflower seeds as compared to a corresponding safflower seed lacking a third exogenous polynucleotide A polynucleotide, wherein the third exogenous polynucleotide is operably linked to a promoter that induces expression of the polynucleotide in the developing safflower seed;
The safflower seed according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
以下の特徴
a)前記第1のサイレンシングRNAが、発育中のベニバナ種子においてFAD2をコードする1つを超える外因性遺伝子の発現を減少させる、および/または前記第2のサイレンシングRNAが、発育中のベニバナ種子においてFATBをコードする1つを超える外因性遺伝子の発現を減少させる、
b)前記第1の外因性ポリヌクレオチドおよび前記第2の外因性ポリヌクレオチドが、単一のDNA分子に、任意に、前記第1および前記第2の外因性ポリヌクレオチド間の連結するDNA配列と共に共有結合する、
c)前記第1の外因性ポリヌクレオチドおよび前記第2の外因性ポリヌクレオチドが、単一のプロモーターの制御下にあり、そのため、前記第1の外因性ポリヌクレオチドおよび前記第2の外因性ポリヌクレオチドが前記発育中のベニバナ種子において転写される場合、第1のサイレンシングRNAおよび第2のサイレンシングRNAが単一のRNA転写物の一部として共有結合する、
d)前記種子がベニバナ種子のゲノムに組み込まれた単一のトランスファーDNAを含み、前記単一のトランスファーDNAが、前記第1の外因性ポリヌクレオチドおよび前記第2の外因性ポリヌクレオチドを含む、
e)前記種子がd)のトランスファーDNAに対してホモ接合である、
f)前記第1のサイレンシングRNAおよび前記第2のサイレンシングRNAがそれぞれ独立して、アンチセンスポリヌクレオチド、センスポリヌクレオチド、触媒ポリヌクレオチド、マイクロRNA、および二本鎖RNAから成る群から選択される、
g) 前記プロモーターが、種子特異的であり、発育中のベニバナ種子の胚内において選択的に発現される、
h)前記種子が1つ以上のFAD2遺伝子において、1つ以上の突然変異体を含み、前記突然変異体が、前記突然変異体を欠失している対応するベニバナ種子と比較して、発育中のベニバナ種子において前記1つ以上のFAD2遺伝子の活性を減少させ、前記突然変異が、欠失、挿入、逆位、フレームシフト、早期翻訳終止コドン、または1つ以上の非保存アミノ酸置換、FAD2遺伝子またはCtFAD2−1遺伝子のヌル突然変異体である、
i)FAD2タンパク質が、前記種子において検出不能である、ならびに
j)前記第1のサイレンシングRNAがCtFAD2−1およびCtFAD2−2遺伝子の両方の発現を減少させる、
を1つ以上をさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のベニバナ種子。
The following features a) the first silencing RNA reduces the expression of more than one exogenous gene encoding FAD2 in the developing safflower seed and / or the second silencing RNA is developing Reducing the expression of more than one exogenous gene encoding FATB in safflower seeds in
b) the first exogenous polynucleotide and second exogenous polynucleotide is a single DNA molecule, for connecting between Optionally, the first and the second exogenous polynucleotide DNA Covalently bond with the sequence,
c) the first exogenous polynucleotide and second exogenous polynucleotide is under the control of a single promoter, therefore, said first exogenous polynucleotide and second exogenous poly If the nucleotide is transcribed in safflower seed in the development, the first silencing RNA and the second silencing RN a is covalently linked as part of a single RNA transcript,
d) comprises a single transfer DNA that said seed has integrated into the genome of safflower seeds, said single transfer DNA comprises a first exogenous polynucleotide and second exogenous polynucleotide,
e) the seed is homozygous for the transfer DNA of d)
f) The first silencing RNA and the second silencing RNA are each independently selected from the group consisting of an antisense polynucleotide, a sense polynucleotide, a catalytic polynucleotide, a microRNA, and a double-stranded RNA. To be
g) wherein the promoter is a seed-specific, is selectively expressed in the embryo safflower seeds originating Ikuchu,
h) The seed contains one or more mutants in one or more FAD2 genes, and the mutant is developing as compared to a corresponding safflower seed lacking the mutant Reducing the activity of the one or more FAD2 genes in safflower seeds, wherein the mutation is a deletion, insertion, inversion, frameshift, premature translation stop codon, or one or more non-conservative amino acid substitutions, FAD2 gene Or a null mutant of the CtFAD2-1 gene,
i) FAD2 protein is undetectable in the seed, and j) the first silencing RNA decreases the expression of both CtFAD2-1 and CtFAD2-2 genes,
The safflower seed according to any one of claims 1 to 5, further comprising one or more.
1)前記FAD2遺伝子が、CtFAD2−1遺伝子、CtFAD2−2遺伝子、およびCtFAD2−10遺伝子のうちの1つ以上である、
2)前記FATB遺伝子が、CtFATB−3遺伝子である、ならびに/または
3)前記FAD6遺伝子が、CtFAD6遺伝子である、
請求項5または6に記載のベニバナ種子。
1) The FAD2 gene is one or more of CtFAD2-1 gene, CtFAD2-2 gene, and CtFAD2-10 gene,
2) the FATB gene is a CtFATB-3 gene, and / or 3) the FAD6 gene is a CtFAD6 gene,
Safflower seed according to claim 5 or 6.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の種子を生成することが可能である、ベニバナ植物。   A safflower plant capable of producing the seed according to any one of claims 1 to 7. i)請求項1〜7のいずれか一項に記載のベニバナ種子を得ること、および
ii)前記ベニバナ種子から油を抽出し、それによって油を生成すること、
を含む、油を生成するための方法。
i) obtaining safflower seeds according to any one of claims 1 to 7, and ii) extracting oil from said safflower seeds, thereby producing oil,
A method for producing an oil comprising:
前記ベニバナ種子から抽出された油を精製するステップをさらに含み、前記精製するステップは、前記抽出された油を脱ガム、脱臭、脱色、乾燥、および/または分留すること、ならびに/あるいは前記抽出された油からの少なくとも一部の、好ましくは実質的にはすべてのワックスおよび/もしくはワックスエステルを除去すること、から成る群のうちの1つ以上またはすべてを含む、請求項9に記載の方法。   Further comprising purifying the oil extracted from the safflower seed, wherein the purifying step includes degumming, deodorizing, decolorizing, drying, and / or fractionating the extracted oil, and / or the extraction. 10. The method of claim 9, comprising one or more or all of the group consisting of removing at least some, preferably substantially all, waxes and / or wax esters from the treated oil. . グリセロールにエステル化された脂肪酸から成るトリアシルグリセロール(TAG)を含み、
i)前記脂肪酸がパルミチン酸およびオレイン酸を含み、
ii)脂質の少なくとも95重量%がTAGであり、
iii)脂質の全脂肪酸含量の90重量%〜95重量%がオレイン酸であり、
iv)脂質の全脂肪酸含量の3重量%未満がパルミチン酸であり、
v)脂質が0.037未満のオレイン酸不飽和率(ODP)および/または0.063未満のパルミチン酸−リノール酸−オレイン酸の値(PLO)を有する、ベニバナ種子抽出脂質。
Including triacylglycerol (TAG) consisting of fatty acids esterified to glycerol,
i) the fatty acid comprises palmitic acid and oleic acid;
ii) at least 95% by weight of the lipid is TAG;
iii) 90% to 95% by weight of the total fatty acid content of the lipid is oleic acid,
iv) Less than 3% by weight of the total fatty acid content of the lipid is palmitic acid,
v) A safflower seed extract lipid, wherein the lipid has an oleic unsaturation rate (ODP) of less than 0.037 and / or a palmitic-linoleic-oleic acid value (PLO) of less than 0.063.
全脂肪酸含有量の2.25重量%未満の量のリノール酸を含む、請求項11に記載の脂質。12. A lipid according to claim 11 comprising linoleic acid in an amount of less than 2.25% by weight of the total fatty acid content. 以下の特徴
a)前記脂質の全脂肪酸含量の90重量%〜94重量%、91重量%〜94重量%、または91重量%〜92重量%がオレイン酸である、
b)前記脂質の全脂肪酸含量の2.75重量%未満、または2.5重量%未満がパルミチン酸である、
c)前記脂質の全脂肪酸含量の0.1重量%〜3重量%、または2重量%〜3重量%が多価不飽和脂肪酸(PUFA)である、
)前記脂質の全脂肪酸含量の1重量%未満、または0.5重量%未満がα−リノレン酸(ALA)である、
)前記脂質の全脂肪酸含量の0.5重量%〜1重量%が18:1Δ11である、
)前記脂質の脂肪酸含量のODPが、0.01〜0.033、0.016〜0.033、または0.023〜0.033である、
)前記脂質の脂肪酸含量のPLO値が、0.020〜0.063、0.020〜0.055、0.020〜0.050、または0.050〜0.055である、
)前記脂質の全脂肪酸含量の90重量%〜96重量%、または92重量%〜96重量%が、一価不飽和脂肪酸である、
)前記脂質が、0.02未満、0.015未満、または0.005〜0.02のオレイン酸一価不飽和率(OMP)を有する、
)前記脂質が、精製油の形態である、
)前記脂質が水素化されていない、ならびに
)少なくとも1リットルの体積および/もしくは少なくとも1kgの重量を有する、ならびに/または野外生育植物から得られた種子から抽出された、
のうちの1つ以上またはすべてを有する、請求項11または12に記載の脂質。
The following features a) 90% to 94%, 91% to 94%, or 91% to 92% by weight of the total fatty acid content of the lipid is oleic acid,
b) Less than 2.75% by weight or less than 2.5% by weight of the total fatty acid content of the lipid is palmitic acid,
c) 0.1 wt% to 3 wt%, or 2 wt% to 3 wt% of the total fatty acid content of the lipid is polyunsaturated fatty acid (PUFA),
d ) Less than 1% or less than 0.5% by weight of the total fatty acid content of the lipid is α-linolenic acid (ALA),
e ) 0.5% to 1% by weight of the total fatty acid content of the lipid is 18: 1Δ11,
f ) The ODP of the fatty acid content of the lipid is 0.01 to 0.033, 0.016 to 0.033, or 0.023 to 0.033.
g ) The PLO value of the fatty acid content of the lipid is 0.020 to 0.063, 0.020 to 0.055, 0.020 to 0.050, or 0.050 to 0.055,
h ) 90% to 96%, or 92% to 96% by weight of the total fatty acid content of the lipid is a monounsaturated fatty acid,
i ) the lipid has an oleic acid monounsaturation ratio (OMP) of less than 0.02, less than 0.015, or 0.005 to 0.02.
j ) the lipid is in the form of a refined oil;
k ) the lipid is not hydrogenated, and
l ) extracted from seed having a volume of at least 1 liter and / or a weight of at least 1 kg and / or obtained from a field-grown plant;
13. A lipid according to claim 11 or 12 , having one or more or all of the following.
1つ以上のステロールをさらに含み、
油の形態であり、5mg未満のステロール/g(油)、または1.5mgのステロール/g(油)〜5mgのステロール/g(油)を含み、
a)全ステロール含量の2.3%〜4.5%がエルゴスト−7−エン−3β−オールである、及び
b)全ステロール含量の1.5%〜3%がトリテルペノイドアルコールである、
のうちの1つ以上を含む、
請求項11〜13のいずれか一項に記載の脂質。
Further comprising one or more sterols,
In the form of an oil, comprising less than 5 mg sterol / g (oil), or 1.5 mg sterol / g (oil) to 5 mg sterol / g (oil);
a) 2.3% to 4.5% of the total sterol content is ergost-7-en-3β-ol, and b) 1.5% to 3% of the total sterol content is triterpenoid alcohol,
Including one or more of
The lipid according to any one of claims 11 to 13 .
請求項1〜7のいずれか一項に記載のベニバナ種子から抽出された種子粉末。  A seed powder extracted from the safflower seed according to any one of claims 1 to 7. 請求項11〜1のいずれか一項に記載の脂質である第1の成分と、第2の成分とを含み、前記第2の成分が非脂質物質、例えば、酵素、非タンパク質触媒もしくは化学物質、または食餌の1つ以上の成分である、組成物。 A first component, a lipid according to any one of claims 11 to 1 4, and a second component, said second component is non-lipid material, for example, enzymes, non-protein catalyst or chemical A composition that is one or more components of a substance or diet. i)請求項11〜1のいずれか一項に記載の脂質、請求項1に記載の組成物、または請求項1〜7のいずれか一項に記載のベニバナ種子を得るステップと、
ii)ステップi)の、請求項11〜1のいずれか一項に記載の脂質、請求項1に記載の組成物、または請求項1〜7のいずれか一項に記載のベニバナ種子を任意に物理的に処理するステップと、
ii)請求項11〜1のいずれか一項に記載の脂質、請求項1に記載の組成物のうちの脂質、請求項1〜7のいずれか一項に記載のベニバナ種子またはステップii)の物理的に処理された生成物の少なくとも一部を、熱、化学、もしくは酵素的方法、またはそれらの任意の組み合わせを脂質に適用することによって、工業生成物に変換するステップと、
)前記工業生成物を回収するステップと、
を含み、それによって工業生成物を生成する、工業生成物を生成するための方法。
i) lipids described any one of claims 11 to 1 4, obtaining a safflower seed according to any one of claims 1 6 composition according to or claims 1 to 7,
of ii) Step i), lipids described any one of claims 11 to 1 4, A composition according to claim 1 6, or safflower seed according to any one of claims 1 to 7 Optionally physically processing steps;
ii i) lipids described any one of claims 11 to 1 4, the lipid of the compositions according to claims 1 to 6, safflower seed or steps according to any one of claims 1 to 7 converting at least a portion of the physically treated product of ii) to an industrial product by applying a thermal, chemical, or enzymatic method, or any combination thereof, to the lipid;
iv ) recovering the industrial product ;
Hints, thereby producing industrial products, methods for producing industrial products.
i)請求項11〜1のいずれか一項に記載の脂質、または請求項1に記載の組成物のうちの脂質、または請求項1〜7のいずれか一項に記載のベニバナ種子を、アルコールと任意に触媒の存在下で反応させて、アルキルエステルを生成するステップ、および
ii)任意に、前記アルキルエステルを石油燃料と混合するステップ、
を含む、燃料を生成する方法。
i) lipids described any one of claims 11 to 1 4, or lipids of the composition according to claims 1 to 6, or safflower seed according to any one of claims 1 to 7 Reacting with an alcohol, optionally in the presence of a catalyst, to form an alkyl ester, and ii) optionally mixing the alkyl ester with a petroleum fuel;
A method of generating fuel, comprising:
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